引言：锂离子电池广泛用于电力与储能领域，给人们的生活带来便利^[1]，但其一直存在安全风险，如热失控事故频发。电池内部，碳酸酯液态电解质易燃，而隔膜作为关键组件，常用的聚烯烃隔膜存在热收缩率高、穿刺强度低、润湿性差等问题，锂枝晶生长还易刺穿隔膜，引发安全隐^[2]。为解决这些问题，已有尝试在电解质中添加阻燃剂等办法，可小分子磷系阻燃剂大量添加会增加电解质粘度、引发副反应，损害电池电化学性能^[3]。有研究通过将小分子转化为聚合物来改善，但现有含磷聚合物隔膜存在厚度大、离子电导率低、锂离子迁移数低、工作温度受限等问题^[4]。因此，开发与高压正极和高容量锂负极兼容的磷系聚合物电解质，用于组装高能量密度锂金属电池，仍是阻燃隔膜面临的紧迫技术挑战 。

近日，来自华南师范大学化学学院廖友好研究员团队在《Journal of Power Sources》期刊发布了题为“Polyphosphate ester contained flame-retardant separator for interface compatible lithium metal batteries（含聚磷酸酯阻燃隔膜的锂金属电池界面兼容性研究）”。该团队通过构建一种新型聚磷酸酯阻燃隔膜，成功平衡了锂金属电池的电化学性能与安全性，为高能量密度锂金属电池的制备提供了一种新的思路。

一、隔膜设计与制备

研究人员采用静电纺丝技术，将聚磷酸酯阻燃剂与抗氧化的聚偏氟乙烯 - 六氟丙烯（P (VdF-HFP)）聚合物结合，成功构建了一种新型阻燃隔膜。在制备过程中，聚磷酸酯（EDPP）与 P (VdF-HFP) 聚合物按一定比例混合，通过静电纺丝工艺均匀地涂覆在聚乙烯（PE）支撑层上，形成了一层均匀致密的阻燃层。P (VdF-HFP) 的引入不仅提高了隔膜的抗氧化性能，还降低了聚合物链的规整性，从而减少了结晶区域，增加了无定形区域，为锂离子的快速传输提供了更多的自由空间，有效提高了离子电导率。同时，P (VdF-HFP) 的优异成膜能力使其在静电纺丝过程中能够形成均匀致密的涂层，增强了隔膜的整体性能。

二、隔膜性能与电池应用

该阻燃隔膜在高温处理甚至燃烧时均表现出优异的尺寸稳定性，且弹性模量和锂离子迁移数有所提升。隔膜中的官能团可调控锂离子均匀沉积，显著抑制锂枝晶生长，提高电池安全性。装配有该阻燃隔膜的 Li||Cu 电池的Aurbach 库仑效率达 82.6%，高于传统聚乙烯（PE）隔膜的 78%；Li||Li 电池的循环稳定性超过 700 小时，远超 PE 隔膜的 500 小时。

图4：锂铜电池的循环稳定性。不同隔膜的锂铜电池在电流密度和容量为（a）0.5 mA cm⁻² & 0.5 mAh cm⁻² 和（b）1 mA cm⁻² & 1 mAh cm⁻² 时的库仑效率（CE）。（c）PE 和（d）E2PH/PE 隔膜表面的杨氏模量分布图。（e）在电流密度为 0.5 mA cm⁻² 时，锂铜电池的 Aurbach 库仑效率。

此外，该阻燃隔膜能诱导正极表面形成富含 LiF 和磷酸盐的高质量正极电解质界面膜，使得装配的 Li||LNCM622 电池在 3.0 V 至 4.35 V 电压范围内循环 200 次后，容量保持率为 83.05%，高于 PE 隔膜的 81.75%。

图6：循环电极的界面特性。（a ~ c）LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极的SEM图像（a, d）在200次循环前后的（b, e）PE或（c, f）E2PH/PE隔膜。（d ~ f）LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极的TEM图像（a, d）在200次循环前后的（b, e）PE或（c, f）E2PH/PE隔膜。（g）循环锂负极上沉积的过渡金属含量。（h）C 1s、（i）F 1s、（j）O 1s和（k）P 2p的XPS光谱分析，用于从Li||NCM622电池中拆解的循环LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极。（l）经过3次激活循环或（m）200次循环后的Li||NCM622电池的Nyquist图，通过插入的等效电路进行拟合。

三、研究意义与展望

本研究为设计适用于安全高电压锂金属电池的高性能隔膜提供了一种简单有效的方法，通过将低分子量阻燃剂转化为稳定的聚合物材料，显著提高了 4.35 V 下 LNCM622 正极的界面稳定性，确保了所制备电池的安全可靠运行。这种用磷系阻燃聚合物修饰功能性隔膜的简单实用策略，有助于推进高能量密度锂金属电池的加速发展。
当下，静电纺丝技术在电池隔膜领域展现出巨大潜力，其独特的纤维结构可精准调控隔膜的孔隙率、机械强度和热稳定性，从而提升电池的综合性能。相比传统隔膜，静电纺丝制备的纳米纤维膜具有更高的电解液浸润性和离子电导率，同时可通过掺杂阻燃剂、陶瓷颗粒等功能材料，进一步增强隔膜的热稳定性和界面兼容性。该技术工艺灵活，适用于PVDF、PI、纤维素等多种聚合物体系，并能通过调整纺丝参数优化纤维形貌，满足不同电池体系的需求。佛山微迈科技自主研发的多功能静电纺丝生产线MN60，不仅支持实验室精准制备，还支持各类新型电池隔膜等材料的小批量生产实验制造，凭借其精准操控、功能化操作等优势，可助力高性能隔膜研发制备。

文献来源：https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2025.236908
引用来源：
[1] J. Chen, L. Rong, X, liu, J. liu, X, Jiang, Enhancement of flame retardancy of solidpolymer electrolyte based on phasphorus-containing ionic liquid polyurethanemembrane for safe lithium batteries, Polymer 269 (2023)125759.
[2]S. Min, 2. Jiang, N. Li, H. Chen, J. Dong, G. Ma, High safety electrolyte for lithium-ion battery, Energy Storage Sci. Technol.7(2018)1069-1081.
[3]G. Xu, X. Wang, D. Lu, M. Jiang, S. Huang, X. Shanguan, G. Cui, Research progress[8]of high safety flame retardant electrolytes for lithium-ion batteries, Energy StorageSci. Technol.7(2018)1040.
[4] J.L. 0lmedo-Martínez, L. Meabe, R. Riva, G. Guzmán-González, L. Porcarelli,M. Forsyth, A. Mugica, I. Calafel, A.J. Miiller, P. Lecomte, C. Jér'me,D. Mecerreyes, Flame retardant polyphosphoester copolymers as solid polymerelectrolyte for lithium batteries.Polym.chem.12(2021)3441-3450,