锂金属电池作为高比容量电池体系之一,其枝晶生长、SEI膜的不稳定等问题一直是研究领域的重大挑战。目前已有大量研究从电极材料、电解液、隔膜等方向提高锂金属电池的安全性。其中有很多研究通过强化隔膜的方式提高电池安全性,而通过涂布陶瓷材料提高隔膜强度是常用的方法之一。
但该方法仍然存在一些问题:(1)涂布的陶瓷材料可与电极材料直接接触,发生电化学反应;(2)为提高陶瓷材料对电解液的浸润性,通常将其涂布在隔膜上,进行性能互补;(3)在充放电过程中,陶瓷材料可能从隔膜脱落。
最近,CuiYi课题组通过制备纳米二氧化硅三明治隔膜的方法来延长锂金属电池的寿命。相比于传统的三明治隔膜,该隔膜的特点在于:(1)纳米二氧化硅作为中间夹层,可防止副反应发生;(2)纳米二氧化硅颗粒的堆积可为锂离子和电解液的透过提供足够的空间;(3)二氧化硅为绝缘材料,只有在锂金属刺入隔膜时才可发生反应,防止枝晶进一步生长。