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鋰基電池在便攜式電子設備和新能源汽車等不同領域具有廣闊的應用前景。隔膜作為電極之間的物理屏障以及離子傳輸的可靠橋梁，在維持電池的可持續性方面起著至關重要的作用。

遺憾的是，鋰基電池領域的大多數研究只集中在 20-25 μm 之間的隔膜上，以實現電池安全性和性能之間的平衡。然而，這樣厚的隔膜犧牲了電池內部容納活性材料的自由空間，從而阻礙了下一代高能量密度鋰基電池的進一步發展。具有強大機械強度的薄隔膜無疑是使鋰基電池更可靠、更安全的首選。

哈爾濱工業大學何偉東等人綜述了鋰基電池、鋰離子電池(LIB)和鋰硫(Li-S)電池薄隔膜的最新進展。

通常，理想的電池隔膜應具備以下特性：

1）良好的熱穩定性，保證高溫下的平穩運行；

2）足夠的機械強度以阻止枝晶滲透；

3）良好的電解液潤濕性和足夠的電解液吸收以促進電化學性能；

4）長期化學穩定性以提高電池的耐用性；

5）簡單的制造技術和低成本。

圖1 隔膜厚度對體積能量密度的影響

該綜述討論了已發表的關于鋰離子電池和鋰硫電池中使用的薄隔膜的研究。目前，大多數關于薄膜的報道都是基于對傳統聚烯烴隔膜的改進。通過在Celgard膜表面涂覆或接枝超薄功能層，可以顯著改善傳統聚烯烴隔膜高度疏水和熱不穩定的缺點。并且在鋰硫電池中可以實現多硫化物的抑制。

聚合物和無機納米顆粒是用于改性商業聚烯烴隔膜的常用材料。以這種方式制備的復合隔膜具有足夠的機械強度和良好的電解液潤濕性，這絕對有利于電池的電化學性能。特定的涂層可以顯著均勻化鋰離子的分布，通過鋰負極的界面改性減少鋰枝晶的沉積。MOF和COF等材料領域的一些熱點也為Li-S電池薄隔膜的開發提供了新思路，因為其可設計的結構和理想的性能帶來了出色的多硫化物抑制作用。

然而，薄改性聚烯烴隔膜的厚度受到基底膜厚度的嚴重限制。5μm的厚度已經成為傳統聚烯烴隔膜的天花板。此外，就涂層的穩定性而言，電池的長期運行仍然是一個大問題。因此，需要更多的努力集中在尋找聚烯烴隔膜的高性能替代品和開發一種簡單高效的制造技術來制備薄隔膜。

圖2 鋰基電池薄隔膜的制備方法

Recent progress in thin separators for upgraded lithium ion batteries. Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.07.028

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哈工大何偉東EnSM：用于先進鋰離子電池的薄隔膜的最新進展

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