西安交大丁書江教授團隊在Chem. Rev.發(fā)表先進復合隔膜領域前沿綜述

導讀

近日，西安交通大學丁書江教授團隊在國際權威期刊《化學評論》（Chemical Reviews）（IF：55.8）發(fā)表題為“當沸石遇上電化學裝置：隔膜研究進展”（When Zeolites Meet Electrochemical Devices: Progress of Separators）綜述論文，系統(tǒng)闡述了先進復合隔膜的研究現(xiàn)狀與應用前景。《化學評論》是由美國化學學會于1924年創(chuàng)刊并發(fā)行至今的國際化學領域內(nèi)最具權威性的學術期刊之一，要求所發(fā)表的文章立足學科前沿，需對相關領域關鍵科學問題及先進研究成果的未來發(fā)展趨勢提出前瞻性展望。

隔膜作為電化學儲能器件的重要組成部分，是正負極之間的唯一物理屏障，其特性（如孔徑、機械強度和穩(wěn)定性）會影響離子傳輸、循環(huán)壽命和設備的安全性。然而，現(xiàn)有商業(yè)化隔膜材料仍面臨穩(wěn)定性差和潤濕性有限等問題挑戰(zhàn)，嚴重制約電池性能及安全性。

作為典型的堿（或堿土）金屬鋁硅酸鹽礦物，分子篩天然具備規(guī)則孔道結構、高熱穩(wěn)定性及可調(diào)表面化學特性，使其在離子篩分與選擇性吸附方面具有獨特優(yōu)勢。將分子篩與隔膜復合后，可大幅提升隔膜的潤濕性、機械強度和熱安全性，在抑制枝晶生長、阻隔穿梭效應和降低界面副反應等方面發(fā)揮重要作用，為高安全、長壽命電化學儲能器件提供新的設計思路。作者指出未來研究需強化分子篩物化性質(zhì)與具體電池體系間的精準匹配關系，同時，應加快人工智能在材料篩選與結構優(yōu)化中的應用，推動復合隔膜在規(guī)模化制備、一致性控制及復雜工況下性能驗證方面取得實質(zhì)性突破。

圖1 電池隔膜應具備孔隙率、選擇性滲透性、機械強度（包括柔軟度和抗穿刺性）等關鍵特性

圖2 典型沸石晶型的基本結構（例如，LTA、FAU 和 MFI）

西安交通大學化學學院為論文第一通訊單位，西安交通大學丁書江教授、馮國棟教授，香港理工大學黃海濤教授，吉林大學閆文付教授為論文通訊作者。西安交通大學副教授徐明和博士生馮雨禾為論文共同第一作者。論文感謝西安交通大學化學學院郗凱教授、英國劍橋大學R. Vasant Kumar教授對本文撰寫和發(fā)表過程的幫助，以及國家儲能技術產(chǎn)教融合創(chuàng)新平臺的耿直老師對稿件驗證提供的協(xié)助。該研究得到了國家自然科學基金委、秦創(chuàng)原高層次創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才項目、香港理工大學和中央高校基本科研業(yè)務費專項資金等資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.5c00494

丁書江教授主頁：https://gr.xjtu.edu.cn/en/web/dingsj

馮國棟教授主頁：https://gr.xjtu.edu.cn/en/web/0020220157

徐明副教授主頁：https://gr.xjtu.edu.cn/en/web/xuming

來源：西安交通大學