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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(huì)導(dǎo)致內(nèi)部短路和其他災(zāi)難性后果。

在此，美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué)劉國(guó)良團(tuán)隊(duì)報(bào)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(duì)聚乳酸-聚酰亞胺-聚乳酸三嵌段共聚物進(jìn)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(chǎn)生21 nm的介孔，而不會(huì)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(chǔ)存模量。

介孔結(jié)構(gòu)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(dāng)?shù)牧己帽堵誓芰?，而且有助于平坦鋰沉積，從而實(shí)現(xiàn)超過500小時(shí)的長(zhǎng)期循環(huán)。

圖1. 隔膜孔徑和模量對(duì)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(fā)現(xiàn)，這種聚酰亞胺隔膜具有21 nm寬的介孔和1.80 GPa的高儲(chǔ)存模量。這種介孔聚酰亞胺隔膜能協(xié)助電沉積形成平頂突起，而不是尖銳的枝晶，因此可以實(shí)現(xiàn)鋰金屬電池的安全循環(huán)。因此，該項(xiàng)研究有望推動(dòng)枝晶抑制策略的發(fā)展，并為鋰金屬電池的復(fù)興做出貢獻(xiàn)。

圖2. 鋰/鋰對(duì)稱電池測(cè)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(zhǎng)

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