锂离子电池（LIBs）由于其工作电压高、循环寿命长、自放电率低等优点，在便携式电子产品、电动汽车和储能系统中得到了广泛的应用。为了满足日益增长的高端应用需求，提高电池的倍率性能和能量密度受到了极大的关注。作为LIBs最重要的组成部分之一，隔膜不仅可以防止电极的物理接触，还可以为离子传输提供多孔通道。因此，隔膜的理化性质对LIBs的电化学性能和安全性具有至关重要的影响。LIBs中使用的商业隔膜由聚烯烃制成，例如聚丙烯(PP)，其通常具有孔隙率低、电解质润湿性差和热稳定性差的问题。此外，PP隔膜的宽孔径分布导致充放电过程中锂离子通量不均匀，这可能会导致锂枝晶的生长刺穿隔膜，从而造成可怕的安全隐患。

复旦大学赵东元院士、杨东教授通过在正极表面组装中空介孔二氧化硅(HMS)颗粒，报道了分级多孔、超轻二氧化硅膜作为高性能LIBs隔膜的设计。单个HMS颗粒的丰富介孔和大腔为离子传输提供了较低的迂回路径，同时作为电解液储库以进一步提高电化学动力学。此外，得益于其无机和分级多孔性质，此类HMS隔膜显示出比商用PP隔膜更好的电解液亲和力、热稳定性和机械强度。作为演示，采用HMS隔膜涂层的 LiFePO₄正极的LIBs表现出卓越的倍率性能和循环稳定性，优于PP、Al₂O₃改性PP隔膜以及固体二氧化硅颗粒制成的隔膜。相关成果以题为“Hierarchically Porous Silica Membrane as Separator for High-Performance Lithium-Ion Batteries”发表在国际著名期刊《AM》上。

图 1 全固体SiO2膜、HMS膜、PP膜示意图

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202107957

（赵仲辰）