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作者：赵倩1;胡炜昊2;杨天荣1;翁振浩1;刘乐浩1;周蓉敏1;张梦轩1;李美成1
单位：1.华北电力大学新能源电力系统全国重点实验室;2.中电建新能源集团股份有限公司
摘要：采用锂金属作为负极材料有望提高锂电池的能量密度，但严重的锂枝晶生长问题限制了其应用。该研究采用真空抽滤法，以酰胺基团丰富、力学强度高的芳纶纳米纤维（ANF）为基体，填充高离子电导率和热稳定性的磷酸钛铝锂（LATP）纳米颗粒，制备出电学、力学和热学性能优异的多功能ANF/LATP复合隔膜，有效抑制了锂枝晶的生长。该复合隔膜的极限拉伸强度和弹性模量分别达38.50 MPa和2.34 GPa，显著高于Celgard隔膜（8.84 MPa和0.22 GPa）。得益于ANF丰富的酰胺基团及对阴离子的锚定作用，该复合隔膜的离子电导率和锂离子迁移数分别达0.18 mS/cm和0.64。此外，该复合隔膜还具有高于商用Celgard隔膜的热稳定性和电化学氧化稳定窗口。由于电学和力学等性能的改善，基于该复合隔膜的Li/Li电池在1 mA/cm~2(1 mAh/cm~2)电流密度下充放电电位较小（0.005 V），并能够稳定工作3 000 h，远优于基于Celgard隔膜的电池（450 h），而且基于复合隔膜的Li/LiFePO_4电池表现出优异的倍率性能。
关键词：锂金属电池;芳纶纳米纤维;复合隔膜;锂枝晶;磷酸钛铝锂
基金资助：国家自然科学基金面上项目(52272200); 河北省自然科学基金面上项目(E2022502022)
