近些年來，鈉離子電池（SIBs）具有的安全優勢和豐富鈉儲備量，使其在大規模能源儲存方面表現出廣闊的應用前景。纖維素基材料具有的低廉價格優勢，在SIBs隔膜應用中顯示出大的應用潛力。然而，在纖維素隔膜的實際使用中存在一些嚴重的缺陷（例如有限的穩定性和機械強度等）。

在此，東北師范大學的吳興隆團隊采用纖維素基隔膜(CP)與聚碳酸丙烯酯(PPC)浸漬固化制備了復合隔膜(CP@PPC)。在PPC的幫助下，CP@PPC中的多樣化運輸為Na⁺遷移提供了額外的途徑。特別的是，特殊的“孔跳”離子傳輸機制允許隔膜在高電壓下穩定運行。CP@PPC隔膜不僅具有較高的離子遷移數(0.613)和電化學穩定窗口(高達4.95 V)，而且在特定場景下可以承受折疊、彎曲和高溫。

圖1. CP@PPC隔膜的“跳孔”離子輸運機制

此外，通過理論計算和物理化學表征，證明了CP隔膜浸泡固化PPC復合材料是一種簡單有效的改性策略，能充分激發Na⁺通量。通過利用PPC附著在CP上的功能化復合結構，機械強度和離子傳導性同時得到提高。尤其是CP@PPC能在一定條件下的惡劣環境中（高溫、機械破壞和高電壓）運行，為其在SIB中的使用提供了更多的可能性。

無論半電池還是全電池，使用CP@PPC隔膜的電池，幾乎擺脫了孔隙率的影響，顯示出值得稱道的電化學性能。在2C的電流密度下，即使在500次以上的循環中，電池的容量保持率超過了96%。這意味著運用聚合物電解質類似物的隔膜修飾設計不僅為實現高通量SIBs奠定了基礎，也為其他電池體系的隔膜設計提供了思路。

圖2. 隔膜的全電池應用

“Pore-Hopping” Ion Transport in Cellulose-Based Separator Towards High-Performance Sodium-Ion Batteries, Angewandte Chemie International Edition 2023 DOI: 10.1002/anie.202300258