《Adv. Funct. Mater.》：单原子锆配位聚酰亚胺气凝胶隔膜涂层用于高倍率锂金属电池

Single-Atom Zirconium Coordination Polyimide Aerogel as Separator Coating Toward High-Rate Lithium Metal Battery

 Kangjie Zhou, Minxian Bao, Yongkang Fang, Peng He, Jianguo Ren, Wei Zong, Longsheng Zhang*, Tianxi Liu*

Adv. Funct. Mater. 2024, DOI: 10.1002/adfm.202411963

随着电动汽车和便携式电子产品对储能应用的需求不断增长，开发高性能储能设备具有重要意义。其中，以锂金属作为阳极的锂金属电池因其高能量密度和功率密度而备受关注，被认为是下一代高性能电池之一。然而，锂金属电池阳极上生长的锂枝晶容易穿透隔膜并引起电池短路，以及在高倍率工况下电池内部热量积累引起电池热失控等因素，阻碍其广泛应用。

针对上述问题，江南大学化学与材料工程学院刘天西教授课题组报道了一种新型高性能的单原子锆配位聚酰亚胺气凝胶隔膜涂层，将其涂覆在商业聚烯烃隔膜上，有效提升了快充锂金属电池的循环稳定性。该工作实现了单原子锆配位聚酰亚胺气凝胶复合隔膜的常压干燥法制备。相较于冷冻干燥法和超临界干燥法，常压干燥法具有设备限制小、能耗低、易于连续批量生产等优势。得益于该单原子锆配位聚酰亚胺气凝胶涂层，制备所得的复合隔膜的热稳定性、电解液亲和性、离子选择性、锂枝晶抑制、循环稳定性等性能得到显著提升。使用该复合隔膜所组装的锂金属电池在20 C的条件下能稳定循环2700圈，表现出优异的循环稳定性。

本论文第一作者为2022级硕士研究生周康杰，通讯作者为刘天西教授和张龙生副教授。

论文连接：https://doi.org/10.1002/adfm.202411963

单原子锆配位聚酰亚胺气凝胶复合隔膜的结构示意图