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鋰金屬電池需要有效抑制鋰枝晶，以確保高性能和安全性。然而，目前的隔膜具有大孔，其允許鋰枝晶穿過，從而會導致內部短路和其他災難性后果。

在此，美國弗吉尼亞理工大學劉國良團隊報告了一種用于抑制鋰枝晶的介孔聚酰亞胺隔膜。具體而言，該工作通過對聚乳酸-聚酰亞胺-聚乳酸三嵌段共聚物進行緩慢熱解，制備了介孔聚酰亞胺薄膜。280℃的緩慢熱解可逐漸去除聚乳酸，從而產生21 nm的介孔，而不會破壞聚酰亞胺基體。生成的介孔聚酰亞胺薄膜顯示出1.80 GPa的儲存模量。

介孔結構和高模量共同造就了卓越的枝晶突起抑制能力，將介孔聚酰亞胺薄膜作為鋰金屬電池的隔膜，不僅顯示出與PP/PE/PP三層隔膜相當的良好倍率能力，而且有助于平坦鋰沉積，從而實現超過500小時的長期循環。

圖1. 隔膜孔徑和模量對鋰枝晶抑制的影響

總之，該工作制備了一種用于抑制枝晶的介孔聚酰亞胺隔膜。研究發現，這種聚酰亞胺隔膜具有21 nm寬的介孔和1.80 GPa的高儲存模量。這種介孔聚酰亞胺隔膜能協助電沉積形成平頂突起，而不是尖銳的枝晶，因此可以實現鋰金屬電池的安全循環。因此，該項研究有望推動枝晶抑制策略的發展，并為鋰金屬電池的復興做出貢獻。

圖2. 鋰/鋰對稱電池測試

Mesoporous Polyimide Thin Films as Dendrite-Suppressing Separators for Lithium–Metal Batteries, ACS Nano 2023 DOI: 10.1021/acsnano.3c04159

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?弗吉尼亞理工ACS Nano：介孔聚酰亞胺隔膜抑制鋰枝晶生長

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