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王宇/傅雪薇AFM：通過(guò)自組裝二維微流體技術(shù)獲得功能涂層穩(wěn)定鋰金屬負(fù)極

微流體技術(shù)對(duì)納米/微制造具有極大的興趣，但傳統(tǒng)上僅限于微通道內(nèi)。打破這一限制，開(kāi)發(fā)二維微流體技術(shù)有望拓展微流體技術(shù)的潛力。

圖1.?自組裝二維微流體制備PMFS的概念及其在鋰金屬負(fù)極中的應(yīng)用

四川大學(xué)王宇、傅雪薇等通過(guò)利用多孔電池隔膜的毛細(xì)管效應(yīng)，提出了一種自組裝毛細(xì)管二維微流體的概念，以實(shí)現(xiàn)在隔膜上控制良好的功能涂層。

實(shí)驗(yàn)和模擬研究考察了這種二維微流體的毛細(xì)管輔助液體裁剪行為，結(jié)果發(fā)現(xiàn)毛細(xì)管數(shù)是控制二維微流體厚度的關(guān)鍵參數(shù)。在應(yīng)用研究中，該二維微流體采用了玉米蛋白溶液，干燥后在隔膜上生成具有電化學(xué)活性的自組裝蛋白微球涂層。

圖2.?對(duì)稱電池性能

由此產(chǎn)生的蛋白質(zhì)微球功能化隔膜（PMFS）可對(duì)鋰金屬負(fù)極表面起到生化穩(wěn)定作用。首先，PMFS可作為球形模板調(diào)節(jié)鋰離子的均勻沉積。其次，類似于藥物的持續(xù)釋放，PMFS將溶解的蛋白質(zhì)作為功能添加劑釋放到液態(tài)電解液中，幫助形成具有高導(dǎo)電性鋰-碳-氮成分的堅(jiān)固固態(tài)電解質(zhì)界面相。

這項(xiàng)研究不僅提出了一種用于表面納米/微制造的簡(jiǎn)便自組裝二維微流體技術(shù)，還為穩(wěn)定鋰金屬負(fù)極提出了一種前景廣闊的基于蛋白質(zhì)的物理化學(xué)策略。

圖3.?磷酸鐵鋰電池性能

Electrochemical Active Micro-Protein Coating by Self-Assembling 2D-Microfluidics for Stabilizing Lithium Metal Anode. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202310593

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