助力锂金属电池发展的神奇隔膜

发展新型能源代替传统化石能源是实现碳达峰、碳中和的必然途径。在众多的新型能源器件中，电化学能源器件因其高能量密度、长寿命、高可控和模块化、技术成熟等特点，已经被广泛应用于人们的日常生产生活中。其中，开发具有高能量密度的锂二次电池是满足日益增长的先进电化学储能系统需求的关键。

纳米通道是指孔径在纳米级别且孔道长度远大于孔道直径的纳米孔道，经过电荷修饰，纳米通道可实现高效的离子选择性。北京工业大学汪浩教授、张倩倩教授等提出了一种基于具有丰富纳米通道结构的金属有机骨架材料的锂金属电池隔膜，以实现对离子传输的调控，从而解决锂枝晶的问题。此工作有望通过利用具有调控离子传输功能的隔膜来促进高性能锂金属电池的发展。

抑制锂枝晶成核生长

张倩倩团队的研究工作是从纳米通道隔膜抑制锂枝晶的成核生长开始的。那究竟什么是锂枝晶呢？锂枝晶其实是锂电池在充电过程中锂离子还原时形成的树枝状金属锂，其生长会导致锂金属电池在循环过程中电极和电解液界面的不稳定，影响锂金属电池的安全性和稳定性。形成锂枝晶的过程统称为“析锂”，这一过程将对锂金属电池带来不可逆的损耗。

成核机制涉及锂枝晶开始成核的时间，并且锂枝晶成核的时间与锂金属负极表面的阴离子传输有很大关系。如果阴离子在电池中自由传输，锂枝晶成核时间就会变得很短，更利于成核生长。……