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  鋰離子電池以高能量密度、優異的充放電循環性能、低記憶效應等優點，在便攜式電子設備、電動汽車、大型電源和儲能設備中得到了廣泛的應用。隔膜作為鋰離子電池的重要組成部分，對鋰離子電池的性能影響顯著。隔膜可以有效絕緣正負極活性物質的直接接觸，避免短路，同時能確保電解液中離子在膜兩側自由遷移。然而，目前商業化聚烯烴隔膜由于孔隙率低、浸潤性差和吸液率低等不足，嚴重制約了鋰離子電池的進一步發展。同時，聚烯烴隔膜熱穩定性較差，在高溫下易發生收縮，導致電池短路，引發嚴重的安全問題。

  南京工業大學汪勇教授課題組設計了一種由高強度、親電解液的聚砜（PSF）、親Li⁺的聚乙二醇（PEG）通過強共價鍵連接的嵌段共聚物（SFEG），借助前期發展的選擇性溶脹致孔方法（Acc. Chem. Res. 2016, 49, 1401-1408），制備了高性能SFEG鋰離子電池隔膜（圖1）。SFEG隔膜有效地集成了PSF和PEG的優點，賦予隔膜良好的浸潤性和熱穩定性（圖2）。同時，當溫度上升至125°C時，隔膜的多孔結構閉合，使鋰離子電池具有熱關斷能力。在室溫下，SFEG隔膜的電解液吸液率高達501%，離子電導率為10.1 mS/cm。這些關鍵性能指標均優于傳統聚丙烯隔膜（Celgard 2400）。使用SFEG隔膜組裝的鋰離子電池放電容高于Celgard 2400，并展現出優異的循環性能（圖3）。

圖1 基于選擇性溶脹致孔的SFEG隔膜：（a）分子結構；（b）SFEG的選擇性溶脹致孔過程及其作為LIB隔膜的示意圖；（c-e）表面和斷面的形貌結構

圖2 SFEG隔膜和Celgard 2400隔膜的物化性質：（a）浸潤性；（b）吸液率；（c）熱穩定性；（d）熱收縮率

圖3 由SFEG隔膜和Celgard 2400隔膜組裝LIB電化學性能：（a）交流阻抗；（b）LSV曲線；（c）循環充放電性能；（d）不同放電速率條件下的放電容量

  該工作發展了一種全新的鋰離子電池隔膜制備策略，即通過設計雙功能組分的嵌段共聚物，進行選擇性溶脹成孔，獲得了高性能和更安全的鋰離子電池隔膜。同時，該方法亦有望用于制備其他類型電池的隔膜材料。

  相關論文近期發表在Advanced Science上，題為“Design of Block-Copolymer Nanoporous Membranes for Robust and Safer Lithium-Ion Battery Separators”。論文通訊作者為汪勇教授。楊浩博士（現就職于煙臺大學）、史賢松博士為共同第一作者。研究成果得到了國家自然科學基金(No. 21776126, 21825803)等項目資助。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1002/advs.202003096