在鋰金屬電池中，隔膜將正極和鋰金屬負極物理隔開并提供鋰離子在正負極間移動的通道，對調(diào)整鋰離子傳輸有天然的優(yōu)勢。目前主流的聚烯烴材質(zhì)隔膜（聚丙稀和聚乙烯）與電解液的潤濕性較差，微孔結(jié)構(gòu)空間分布不均，易造成鋰離子的不均勻沉積和鋰枝晶生長。這會加速電解液中鋰鹽的消耗以及鋰金屬負極的過早失效。盡管通過設(shè)計隔膜的孔道結(jié)構(gòu)或使用微孔材料對隔膜表面進行涂覆改性有助于改善鋰離子的傳輸，但其制備過程復雜耗時，過厚的涂層又會降低電池內(nèi)部的空間利用。因此，亟需一種制備方法簡便的隔膜以實現(xiàn)鋰離子的有序傳輸和均勻沉積。

近日，哈爾濱工業(yè)大學韓杰才院士和何偉東教授團隊首次將抗靜電劑SN（十八烷基二甲基羥乙基季銨硝酸鹽，SN）與PVDF-HFP基質(zhì)結(jié)合，通過簡便的涂覆方法制備出用于鋰金屬電池的PVDF-HFP/SN復合隔膜，并深入分析了SN分子在隔膜/電解液界面的結(jié)構(gòu)特性和改善鋰離子傳輸?shù)淖饔脵C制。隔膜中SN分子的銨根提供了大量陰離子友好位點，可吸引電解液中的PF₆^-，形成SN-PF₆^-的親鋰基質(zhì)，使Li⁺在SN-PF₆^--Li⁺結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)均勻分布和沉積，并進一步減少了鋰鹽的消耗，實現(xiàn)鋰金屬電池的穩(wěn)定循環(huán)。該工作從功能隔膜設(shè)計角度為優(yōu)化鋰離子傳輸與沉積提供了新的研究思路。

通過簡便的涂覆方法制備了PVDF-HFP/SN復合隔膜。理論計算分析證明，SN分子在隔膜/電解液界面會形成特殊的構(gòu)型，即SN分子的烷基尾部固定在PVDF-HFP纖維上，而銨根頭部傾向進入電解液體相優(yōu)先吸附PF₆^-，形成SN-PF₆^-的親鋰基質(zhì)。這種親鋰基質(zhì)使Li⁺在SN-PF₆^--Li⁺結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)均勻分布，避免了枝晶形貌的形成，同時減緩了電解液中鋰鹽的損耗，電池循環(huán)壽命得以延長。同時，PVDF-HFP/SN復合隔膜的鋰離子遷移數(shù)得到提高，增強了界面反應動力學，減小了電化學極化。這項研究為優(yōu)化鋰離子遷移的功能隔膜提供了新的研究策略，為新型隔膜的設(shè)計與制備注入了新的動力。

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