隔膜工程是為高性能鋰金屬電池（LMB）設計先進鋰金屬負極的一條大有可為的途徑。傳統(tǒng)的隔膜無法調節(jié)Li⁺在固體電解質界面層(SEI)的擴散，從而導致嚴重的枝晶沉積。

圖1.?材料表征

華南理工大學杜麗、浙江工業(yè)大學陶新永、四川大學張傳芳等設計了一種通過噴涂Cl封端的碳化鈦MXene油墨改性的聚丙烯（PP）隔膜（PP@Ti₃CNCl₂），以解決這一問題。

研究顯示，親鋰的MXene具有優(yōu)異的電解液潤濕性和較低的Li⁺擴散阻力，從而增強了SEI的Li⁺擴散動力學。此外，X射線光電子能譜深度剖析和冷凍透射電子顯微鏡顯示，在電化學過程中自發(fā)形成了梯度SEI層，其中均勻分布著LiF和LiCl。

圖2.?半電池性能

離子傳輸的調節(jié)導致了鋰的均勻沉積，而帶有LiF和LiCl的完整SEI層則有助于在反復循環(huán)時形成穩(wěn)固的界面。因此，基于PP@Ti₃CNCl₂隔膜的電池在3 mA cm^-2的條件下，對稱電池的壽命超過5500小時，而在LFP全電池中，在2 C條件下的循環(huán)次數超過3100次。這項工作的設計為使用LiCl和LiF構建無枝晶和Li⁺可滲透界面提供了機會，為高能量密度LMB提供了啟示。

圖3.?全電池性能

Separator Engineering Based on Cl-Terminated MXene Ink: Enhancing Li+ Diffusion Kinetics with a Highly Stable Double-Halide Solid Electrolyte Interphase. ACS Nano 2023. DOI: 10.1021/acsnano.3c07413