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鋰金屬作為可充鋰金屬電池(LMBs)的負極的直接應用仍然受到一些令人討厭的問題的阻礙，例如鋰枝晶的形成、低庫侖效率以及由此引起的安全問題。

重慶大學徐朝和、王榮華等通過在商用12 μm聚乙烯隔膜上輕松刮涂輕薄功能層制備了一種先進的復合隔膜，以穩定鋰負極。

圖1 功能隔膜設計

這種先進復合隔膜(TV-PE)的總厚度為15 μm，功能層包括還原氧化石墨烯(rGO)、單寧酸(TA)和VS₄，其中TA可增強復合隔膜的離子電導率，VS₄有望改變鋰負極上的SEI結構，此外具有大縱橫比的二維rGO片既可改善隔膜表面，也可用作粘結劑將TA和VS₄包起來，以達到三者協同效果。

因此，與原來的PE隔膜相比，TV層調節獲得高Li⁺傳輸，將鋰遷移數從0.48提高到0.68。此外，結合SEI的調整，鋰離子通量被引導以實現均勻的鋰沉積，即使鋰沉積容量高30 mAh cm^?2，TV-PE隔膜也可以實現緊湊的鵝卵石狀鋰沉積。

圖2 鋰對稱電池性能

受益于上述優勢，采用TV-PE隔膜鋰負極在3.5 mAh cm^?2的高容量下可以穩定循環多達3000次。更重要的是，所設計的TV-PE隔膜在典型的LMBs系統中表現出廣泛的兼容性，不僅使鋰硫電池在循環150次后仍實現了3 mAh cm^?2的高容量，而且保證了具有商業LFP和LMNC-622正極的鋰金屬全電池的高庫侖效率和穩定的循環性能。采用設計TV-PE隔膜和LMNC-622正極的軟包薄電池可以穩定循環80次，在未來的LMBs中顯示出巨大的實際應用潛力。

圖3 全電池性能

Functionalized 12 μm Polyethylene Separator to Realize Dendrite-Free Lithium Deposition toward Highly Stable Lithium-Metal Batteries. Advanced Science 2022. DOI: 10.1002/advs.202102215

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徐朝和/王榮華Adv. Sci.：功能化隔膜助力鋰負極高容量3000次循環！

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