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?孫世剛/喬羽/周豪慎AFM：沸石涂層隔膜有效抑制可充電池中的穿梭效應(yīng)

可溶性物質(zhì)在電池內(nèi)部從正極到負(fù)極的有害穿梭是限制可充電池穩(wěn)定性和可逆性的關(guān)鍵。

廈門(mén)大學(xué)孫世剛、喬羽、南京大學(xué)周豪慎等開(kāi)發(fā)了一種沸石分子篩修飾隔膜，以利用沸石分子篩的有序孔道（4?）來(lái)有效地阻擋可溶性物質(zhì)的穿梭。

圖1 zeolite@celgard的表征

通過(guò)在典型使用的celgard隔膜上涂覆均勻且薄的沸石層（5μm），成功地構(gòu)建了具有柔性和網(wǎng)格化制備特點(diǎn)的zeolite@celgard隔膜。zeolite@celgard中沸石顆粒之間存在的間隙通過(guò)施加8MPa的外部壓力來(lái)壓制降低。作為具有成本效益和多功能的隔膜，zeolite@celgard可以有效地解決可溶性物質(zhì)穿梭引起的一系列副反應(yīng)（容量/能量快速衰減、低CE和負(fù)極腐蝕）。結(jié)合從Li/LMO電池系統(tǒng)中循環(huán)后鋰金屬表面收集的1H/19F NMR、ICP和XPS結(jié)果，以及Li/S電池中隨時(shí)間變化的原位拉曼測(cè)試和Li/O₂電池中氧化還原介質(zhì)穿梭的滲透實(shí)驗(yàn)，zeolite @celgard的分離功能和附加的H₂O/HF清除劑作用得到了有效證明。

圖2 Zeolite@celgard阻止了Li/LMO電池中可溶性Mn²⁺的穿梭

與目前采用的celgard/玻璃纖維隔膜相比，zeolite @celgard可以明顯提高Li/LMO電池在高溫、快充和電解液中存在大量H₂O的情況下的電化學(xué)循環(huán)性和可逆性，Li/S電池在嚴(yán)苛條件下的循環(huán)，Li/O₂電池在不同有限容量下的運(yùn)行。最后，構(gòu)建具有成本效益和多功能的zeolite@celgard隔膜，不僅可以抑制該工作中報(bào)道的可充電池系統(tǒng)中的可溶性物種，而且有望應(yīng)用于其他可充電池系統(tǒng)，如液流電池和堿（Li、Na、K）-鹵素/硫電池。

圖3 eolite@celgard可抑制Li/S和Li/O₂電池中的可溶性物質(zhì)

Restraining Shuttle Effect in Rechargeable Batteries by Multifunctional Zeolite Coated Separator. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202211774

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