西交大延卫&王嘉楠AEM：用于稳健锂金属电池的热稳定性和抗枝晶隔膜！

高度安全对于在日益电气化的世界中不断追求高能量密度电池至关重要。传统聚丙烯(PP)隔膜的热不稳定性和枝晶诱导问题通常会导致电池内部短路和热失控。

西安交通大学延卫、王嘉楠等将聚对苯二甲胺(PPTA)纳米纤维涂覆在商用PP膜上，然后通过冷等离子体技术接枝含F基团，构建了一种热稳定且抗枝晶的隔膜（F-PPTA@PP），以同时提高LMB的电化学性能和在各种应用场景中的稳定性。

图1. Li|| NCM811电池中PP和F-PPTA@PP隔膜的工作机制

3D热红外图像验证了F-PPTA@PP隔膜的高热稳定性和优异的隔热能力，可有效抑制隔膜的热收缩和温度分布不均匀导致的热点形成。动态锂沉积过程直观地表明，F修饰的PPTA保护层赋予了均匀的锂成核/沉积行为，并抑制了不可控的枝晶生长。因此，采用F-PPTA@PP隔膜的Li||NCM811电池在0.5 C时显示出194.1 mAh g^–1的高初始容量和超过1000次循环的稳定循环性能。

图2. 不同隔膜的电解液润湿性和热安全性

此外，其出色的电化学性能和耐久性也在各种恶劣条件下得到了证明，包括极端外部温度、超快充电/放电速率、大质量负载/贫电解质条件，甚至在Li-S电池中。大规模制备（≈1.4 m）和在软包电池（4×3 cm²）中的柔性应用进一步强调了这种F-PPTA@PP隔膜在可穿戴电子产品中的可行性。

作者预计，这种方法将先进改性剂的物理性能与冷等离子体诱导的化学改性相结合，可以为开发使用过渡金属氧化物正极和新兴正极化学（如Li-金属、Li/Na-S和金属-空气电池）的高安全和高能量密度存储系统提供另一条途径。

图3. F-PPTA@PP隔膜的多功能性

Thermally Stable and Dendrite-Resistant Separators toward Highly Robust Lithium Metal Batteries. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202202206