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劉金平教授Angew.：具有界面化學(xué)調(diào)節(jié)功能的聚烯烴基隔膜適用于鉀金屬電池

因鉀金屬的電化學(xué)電位低且成本低，鉀金屬電池（KMB）成為高能量密度存儲(chǔ)系統(tǒng)的理想選擇。然而，KMB的實(shí)際應(yīng)用受到內(nèi)在活性K負(fù)極的影響。

在此，武漢理工大學(xué)劉金平教授團(tuán)隊(duì)報(bào)告了一種通用的策略，通過(guò)引入定制設(shè)計(jì)的具有多個(gè)功能單元金屬有機(jī)骨架(MOF)，使商用聚烯烴隔膜具有所需的特性以用于KMBs。引入的MOF提供了一系列所需的特性來(lái)抑制鉀枝晶，整體的MOF涂層提高了隔膜的彈性模量，引入的官能團(tuán)和明確定義的孔控制著離子物種在電解液中的傳輸和分布。這些功能單元在改性層中的協(xié)同作用有效地提高了KMBs的性能。

圖1. 功能隔膜物理化學(xué)表征

具體而言，該工作提出了一種使用功能單元對(duì)隔膜改性的策略，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的KMBs。納米功能層的引入不僅提高了K⁺的導(dǎo)電性，而且使負(fù)極-電解液-隔膜界面K⁺的分布更加均勻。

同時(shí)，涂層提高了隔膜的彈性模量，表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗枝晶生長(zhǎng)能力。通過(guò)使用該功能隔膜，不同的KMBs系統(tǒng)顯示出優(yōu)越的倍率和穩(wěn)定的長(zhǎng)期循環(huán)性能。因此，這種新型的PEP-NM隔膜有望替代目前用于KMBs的厚而昂貴的玻璃纖維隔膜。

圖2. 基于普魯士藍(lán)鉀納米顆粒正極的全電池性能

Polyolefin-Based Separator with Interfacial Chemistry Regulation for Robust Potassium Metal Batteries, Angewandte Chemie International Edition 2023 DOI: 10.1002/anie.202306325

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