中國粉體網(wǎng)訊  鋰金屬電池作為高比容量電池體系之一，其枝晶生長、SEI膜的不穩(wěn)定等問題一直是研究領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)。目前已有大量研究從電極材料、電解液、隔膜等方向提高鋰金屬電池的安全性。其中有很多研究通過強(qiáng)化隔膜的方式提高電池安全性，而通過涂布陶瓷材料提高隔膜強(qiáng)度是常用的方法之一。  

但該方法仍然存在一些問題：

(1)涂布的陶瓷材料可與電極材料直接接觸，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng);

(2)為提高陶瓷材料對電解液的浸潤性，通常將其涂布在隔膜上，進(jìn)行性能互補(bǔ);

(3)在充放電過程中，陶瓷材料可能從隔膜脫落。  　　

最近，CuiYi課題組通過制備納米二氧化硅三明治隔膜的方法來延長鋰金屬電池的壽命。相比于傳統(tǒng)的三明治隔膜，該隔膜的特點(diǎn)在于：

(1)納米二氧化硅作為中間夾層，可防止副反應(yīng)發(fā)生;

(2)納米二氧化硅顆粒的堆積可為鋰離子和電解液的透過提供足夠的空間;

(3)二氧化硅為絕緣材料，只有在鋰金屬刺入隔膜時(shí)才可發(fā)生反應(yīng)，防止枝晶進(jìn)一步生長。 

圖1. 納米二氧化硅三明治隔膜示意圖及SEM圖  　　

實(shí)驗(yàn)分別將納米二氧化硅三明治隔膜、普通隔膜、納米硅三明治隔膜、PMMA三明治隔膜進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)納米二氧化硅三明治隔膜可更有效的減緩枝晶進(jìn)一步生長，提高鋰金屬電池的安全性。    

圖2.(a)嵌鋰二氧化硅的STEM圖和(b)Li,(c)Si,(d)O 分布的EELS圖.(e)二氧化硅納米顆粒的放電曲線.(f)二氧化硅納米顆粒的CV曲線. 

圖3.(a)不同隔膜抑制枝晶穿透對比圖.(b)納米二氧化硅三明治隔膜提高電池安全性示意圖  　　

綜上，該工作通過設(shè)計(jì)納米二氧化硅三明治隔膜，在枝晶刺入隔膜時(shí)有效減緩枝晶的進(jìn)一步生長，提高鋰金屬電池的安全性，對鋰金屬電池的設(shè)計(jì)有指導(dǎo)意義。