鋰金屬負極在實際應用中的倍率和循環性能不足，這主要歸因于有害的枝晶生長，尤其是在高電流下。

南京大學胡征、吳強等報道了通過方便的真空過濾在商業聚丙烯隔膜上輕松構建了具有導熱氮化鋁(AlN)納米線的多孔且堅固網絡。

圖1 鋰沉積行為的示意圖

AlN具有優異的導熱性(319 W m^-1 K^-1)、高剛性(23.7 GPa)、和對鋰金屬的電化學穩定性，可用作穩定鋰負極的理想屏蔽。對于這樣構造的AlN NW-PP復合隔膜，高導熱系數導致熱分布均勻，此外，AlN獨特的微/納米網絡結構和表面化學極性使其具有優越的電解質親和力。

因此，正如有限元模擬結果所支持的那樣，AlN NW-PP不僅可以促進均勻的鋰沉積以實現無枝晶負極，而且還可以促進鋰離子的傳輸，其Li⁺遷移數(0.51)也高于PP隔膜(0.37)。此外，堅固的網絡可以作為最后一道柵欄抵抗枝晶的穿透，同時緩解循環過程中體積變化的應變。

圖2 對稱Li|Li電池在不同條件下的電化學性能

研究顯示，采用AlN NW-PP，Li|Li電池表現出超過8000小時（20 mA cm^-2、3 mAh cm^-2）和的超長壽命，即使在前所未有的高倍率下（80 mA cm^-2, 80 mAh cm^-2)也能循環超過1000小時。相應的Li|LiFePO₄電池在10 C時具有84.3 mAh g^-1 的高比容量。

此外，當用于鈉金屬電池時，AlN NW-PP在Na沉積/剝離方面也顯示出優勢，可在5 mA cm^-2下獲得600小時的穩定的循環性能。原則上，AlN NW-PP也可以有效地用于其他受枝晶生長困擾的金屬負極，例如K或Zn負極，并且AlN網絡也可以被其他一些剛性導熱網絡（例如類金剛石碳）替代，這為耐用和高倍率金屬負極提出了一般策略。

圖3 鋰金屬電極的SEM圖像和有限元模擬

Thermally Conductive AlN-Network Shield for Separators to Achieve Dendrite-Free Plating and Fast Li-Ion Transport toward Durable and High-Rate Lithium-Metal Anodes. Advanced Science 2022. DOI: 10.1002/advs.202200411