鋰金屬電池作為高比容量電池體系之一，其枝晶生長(zhǎng)、SEI膜的不穩(wěn)定等問(wèn)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(guò)強(qiáng)化隔膜的方式提高電池安全性，而通過(guò)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(wèn)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(duì)電解液的浸潤(rùn)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(guò)程中，陶瓷材料可能從隔膜脫落。

　　最近，CuiYi課題組通過(guò)制備納米二氧化硅三明治隔膜的方法來(lái)延長(zhǎng)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(guò)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(zhǎng)。

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(duì)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(zhǎng)，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(duì)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(guò)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(zhǎng)，提高鋰金屬電池的安全性，對(duì)鋰金屬電池的設(shè)計(jì)有指導(dǎo)意義。相關(guān)研究成果發(fā)表在著名刊物Advanced Materials上(DOI：10.1002/adma.201603987.KaiLiu, Denys Zhuo, Hyun-Wook Lee, Wei Liu, Dingchang Lin, Yingying Lu, and Yi Cui.Extending the Life of Lithium-Based Rechargeable Batteries by Reaction ofLithium Dendrites with a Novel Silica Nanoparticle Sandwiched Separator. Adv.Mater. 2016.)。