近日，郑州大学陈卫华教授团队制备了一种由蜂窝状结构纤维组成的新型超薄（8微米）外部无孔隔膜，以用于均匀的Na沉积和抑制枝晶渗透。以上研究成果得益于国家超级计算郑州中心“嵩山”超级计算机的强大算力给予支持和协助。该研究成果以《An Ultrathin Nonporous Polymer Separator Regulates Na Transfer Toward Dendrite-Free Sodium Storage Batteries》为题发表在国际顶级学术期刊《Advanced Materials》上，并对国家超级计算郑州中心进行了致谢。
研究显示，蜂窝状结构的纤维具有巨大的电解液吸收能力（376.7%）和聚合物固有的传输能力，这使无阻碍的离子传输大大受益。此外，由聚醚砜和聚偏二乙烯组成的极性聚合物链通过大量的溶剂固定化定制了电解液的高度聚集溶剂化结构，实现了离子传导性增强的富无机固体电解质界面的耐久性。此外，凭借所设计隔膜的可靠机械强度，组装的钠离子全电池提供了显著提高的能量密度和高安全性，从而在切割和轧制条件下实现了稳定的操作。另外，所制备的隔膜可以进一步推广到锂基电池中，对于这些电池来说，可以获得明显的枝晶抑制和循环性，从而证明了其实际应用的潜力。
图1 SPF隔膜的结构和物理特性
图2 SPF隔膜中的离子转移机制
图3 具有SPF隔膜的电极的界面化学
图4 SPF隔膜在钠电池中的应用