​赵焱/麦立强/李兆槐AM：基于超均匀和功能化纳米离子分配器的无枝晶锂金属电池

具有均匀孔隙和功能化表面的离子隔膜在解决锂金属电池的锂枝晶问题方面显示出巨大的潜力。

图1 材料制备及表征

四川大学赵焱、武汉理工大学麦立强、江汉大学李兆槐等设计了一种具有高度有序纳米通道和多功能表面的离子分流隔膜（M-NC@MXene/PP）。

实验结果和各种理论模拟都证明了它在传统和先进的锂金属电池系统中的巨大应用潜力。高度有序的纳米通道可以有效地均化通过隔膜的锂离子流的梯度浓度，这会促进电解液和负极之间界面上的离子再分配，从而实现了锂的平坦和致密沉积。

此外，原子上分散的过渡金属促进了电子的捐赠和与阴离子的协调。因此，它们可以有效地调节锂盐的分解速度，稳定电解液的溶剂化构型，并提高锂沉积和剥离的动力学。

图2 电化学性能研究

电化学性能表明，Zn-NC@MXene/PP隔膜在锂沉积/剥离过程中实现了高而稳定的CE，并大大延长了锂负极的循环寿命。在全电池应用中，Li||Ni83软包电池显示循环寿命延长了5倍（150次循环后的容量保持率为93.9%），能量密度为305 Wh kg^-1。

这些结果表明，在更大尺寸的软包电池模型中，将锂金属与高镍正极耦合在一起，可能会导致未来的高能量密度超过400 Wh kg^-1。此外，Li-S电池的循环寿命也得到了显著的改善，每循环的容量衰减为0.04%。

图3 理论计算

Ultra-Uniform and Functionalized Nano-Ion Divider for Regulating Ion Distribution toward Dendrite-Free Lithium Metal Batteries. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202302418