舒杰/章理远AEM：通过隔膜缓释LiNO3，抑制钾金属负极枝晶生长

具有低成本、优异机械性能的隔膜，如纳米纤维材料，被认为是解决碱金属电池中枝晶问题的可行选择。消耗枝晶而不是阻挡它们是电池长寿命稳定循环性能的基础。

图1. LiNO₃@PVDF@mask隔膜的设计及表征

宁波大学舒杰、章理远等通过将含有LiNO₃的静电纺丝层加入到掩模的内衬中，制备了一种具有五层结构的新型多功能隔膜（LiNO₃@PVDF@mask），其中掩模被用作框架，加载了LiNO₃的聚偏氟乙烯（PVDF）层可以通过与钾枝晶反应生成钝化层。

以钾金属电池为例，LiNO₃@PVDF@mask隔膜具有优良的机械性能，可以有效地应对K枝晶带来的危害。此外，持续释放的LiNO₃可以与穿透的K枝晶反应，形成KNO₃和K₂O等非活性物质，阻止枝晶进一步生长。

图2. 钾金属表面的XPS分析和枝晶抑制示意

因此，LiNO₃@PVDF@mask隔膜将用裸钾金属组装的对称电池的循环寿命延长了近三倍，在更高的电流密度下完成了近3400次循环，并且所得软包电池在弯曲状态下也能正常工作。

此外，重要的是，LiNO₃@PVDF@mask隔膜采用了低成本的丰富掩膜，并且在减少液态电解液的情况下，拥有出色的电解液润湿性，这使得能够进一步解决成本问题。

总体而言，这项研究开辟了一个新的研究方向，有助于可充碱金属电池的柔性器件的实际应用。

图3. 电化学性能研究

Mask-Based Separator with Sustained-Release LiNO3 as Dendrite Growth Barrier for Potassium Metal Battery. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202300734

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舒杰/章理远AEM：通过隔膜缓释LiNO3，抑制钾金属负极枝晶生长

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