武汉理工大学刘金平/李俊升Angew：可调界面化学的聚烯烃隔膜，实现稳定的钾金属电池！

钾金属电池（KMB）是高能量密度存储系统的理想选择，因为K的电化学电位低且成本低。然而，KMB的实际应用受到内在活性K负极的影响，这将带来严重的安全问题，因为它容易产生枝晶。

近日，武汉理工大学刘金平教授、李俊升教授通过商业聚烯烃隔膜的界面化学工程，使用集成在定制金属有机框架中的多个功能单元来调节K沉积/剥离。作为范例，MIL-101(Cr)的功能单元提供了高弹性模量，促进了钾盐的解离，提高了K+转移数，并使电极/电解质界面的K+通量均匀化。受益于这些有利的优势，基于该隔膜实现了均匀和稳定的K沉积/剥离。与使用玻璃纤维隔膜的电池相比，使用调节型隔膜组装的全电池在20 mA g-1的条件下显示出约19.9%的放电容量提升，并且在高倍率下具有更好的循环稳定性。此外，这种方法的通用性在使用不同正极和电解质的KMB中得到了验证。通过使用定制设计功能单元的商业隔膜表面工程来抑制枝晶形成的策略可以扩展到其他金属/金属离子电池。

文章要点：

1. 这项工作开发了一种利用集成功能单元对隔膜进行修饰的方法，以实现稳健的KMBs。

2. 基于MIL-101(Cr)的功能层的引入不仅改善了K+的传导性，而且赋予了负极-电解质-隔膜界面上K+均匀分布的局部环境。此外，NH2和FSI-之间的高亲和力改善了KFSI的解离行为，增加了K+转移数，从而调节了K负极上的K沉积/剥离行为。

3. 同时，该涂层增强了隔膜的弹性模量和穿刺强度，对枝晶的生长表现出很强的抵抗力。

4. 通过使用这种功能性隔膜，不同的KMBs系统显示出卓越的倍率性能和稳定的长期循环性能。

5. 这种新型的PEP-NM隔膜不仅是目前用于KMBs的厚而昂贵的玻纤隔膜的一个有前景的替代物，而且这种隔膜改性的方法可以作为改善二次金属电池性能的一个通用方法。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/ange.202306325

转自：“高分子科学前沿”微信公众号

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