可再生，价格低廉的纤维素隔膜具有亲水性好，结构可调和高柔性，热稳定性高和生产工艺简单等优点。现今，对于纤维素基隔膜的研究工作主要集中在开发具有良好电解液浸润性的安全隔膜上，对于制备化学功能化同时能提高电池容量的纤维素基隔膜的研究少之又少。需要指明地是，传统商业化隔膜和其改性隔膜在单体电池中占到15－20％左右的体积，在理论上可以通过减少隔膜的厚度来相应增加其它活性材料的体积从而提高电池容量。但是至今为止还没有可靠的方法来制备超薄的隔膜，同时保持电池隔膜的必要的重要的特性。

【成果简介】

近日，瑞典乌普萨拉大学汪朝晖资深研究员和Leif Nyholm（共同通讯作者）等人在Advanced Science上发表了一篇题为“Redox－Active Separators for Lithium－Ion Batteries”的研究成果。本工作中，该研究团队通过简单的造纸工艺制备得由纳米纤维素纤维（NCFs）和聚吡咯（PPy）复合材料组成的柔性介孔氧化还原活性隔膜。该氧化还原活性隔膜具有双层结构，其中一侧为约3 μm厚的绝缘NCF层，另一侧则由厚度可调的氧化还原活性的PPy／NCF复合层组成。其中，NCF层起到电极之间的主要绝缘作用，氧化还原活性的PPy／NCF复合层可为NCF层提供机械支撑，同时为锂离子电池提供额外的容量。该研究团队研究发现，就热稳定性和电解质润湿性而言，柔性氧化还原活性隔膜比商业聚乙烯隔膜（PE）存在着显著的优势；氧化还原活性隔膜在概念验证电池的循环过程中并未观察到短路的现象，并且由于含PPy层的存在，电池的容量存在着明显的增加。在概念电池中，当LiFePO4（LFP）为正极，采用氧化还原活性隔膜的锂离子电池可以表现出67 μAh cm－3／81 mA h g－1的容量，较采用传统隔膜的锂离子电池所获得的容量更高（以隔膜与正极总体积／重量基础）。这表明，使用氧化还原活性隔膜通过替换隔膜的方法可以为增加传统锂离子电池容量提供了一种新方法。