近日，西安交通大学化学学院教授郗凯团队在锂金属电池快充隔膜研究领域取得进展，他们研发出一种开发高性能隔膜材料，突破锂电池快充瓶颈，使其稳定循环1400次。相关成果发表在《德国应用化学》。

锂金属电池因其超高能量密度和高输出电压，被视为下一代高能量密度电池的理想选择，在电动汽车、便携式电子设备和可再生能源存储等领域展现出广阔应用前景。然而，其实际应用仍受到离子传输缓慢和不可控枝晶生长的严重制约，尤其在快速充电条件下问题更为突出。隔膜作为电池的核心组件，不仅承担防止短路的作用，还直接决定锂离子传输的均匀性与界面稳定性。

示意图。西安交通大学供图

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为突破瓶颈，功能化隔膜的设计受到广泛关注。其中，金属有机框架（MOFs）凭借可调控的孔道结构、高比表面积和多样的配位环境展现出独特优势。不同晶面、边缘和顶点的原子排布及电子结构显著影响其与电解液中锂离子及阴离子的相互作用。

针对上述难题，西安交通大学化学学院教授郗凯团队聚焦锂金属电池的界面调控与离子传输优化，致力于开发高性能隔膜材料以提升电池的快充能力和循环稳定性。研究团队选择暴露（110）晶面的ZIF-8作为电荷选择性离子筛分中心，利用其表面不饱和的锌位点作为路易斯酸位点，选择性锚定TFSI-阴离子。同时，ZIF-8的微孔结构提供了空间限制，降低了局部电流密度，增强了界面稳定性。

实验结果表明，采用该隔膜的锂金属电池在2 mA cm?2和1 mAh cm?2条件下实现了超过1400次的稳定循环，平均库仑效率高达98.7%。此外，在高负载条件下，锂铁磷酸盐（LiFePO4）电池在5 C倍率下循环3000次后仍保持99.9%的库仑效率，展现了优异的快充性能。

相关论文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202512742