DOI: 10.1002/smll.202201470

隔膜的性能对锂基电池的效率、稳定性和安全性有着显著影响。因此，隔膜材料的改进至关重要。聚醚酮（PEK）具有优异的综合性能，例如机械强度、化学稳定性和热稳定性，有望成为一种很有前景的隔膜材料。然而，低溶解度导致的较差加工性能使其难以用于纳米级产品的制备。在这项工作中，研究者通过在单体中引入“保护”基团来制备可溶性前体聚合物，并将其制成纳米纤维膜，通过简单的酸处理即可将所制备产物转化为聚醚酮纳米纤维膜。由这种化学诱导结晶方法制备的膜显示出优异的化学和热稳定性，以及较高的机械强度。以所制备的膜为隔膜的Li-O2电池具有高循环稳定性（在200mA/g和500mAh/g下循环194次）。综上，该工作拓宽了PEK的应用领域，为电池隔膜的设计与制备提供了一种潜在的途径。

图1.a）合成PEK的典型缩酮路线。b）通过静电纺丝制备PEKal纳米纤维膜。c）酸处理后非晶态PEKal转化为结晶PEK。d）PEK、e）GF和f）PP隔膜的SEM图像。

图2.a）酸处理之前（PEKal）和酸处理之后（PEK）聚合物的固态13C NMR光谱。b）PEKal和PEK的XRD图谱。c）制备的PEK隔膜的热重分析（TGA）曲线。插图为在200℃下处理1小时的PP、GF和PEK隔膜的数码照片。d）PEK、GF和PP隔膜的水和e）电解质接触角。f）PEK、PP和GF隔膜的拉伸强度比较。g）PEK隔膜与GF和PP隔膜的综合性能比较。

图3.隔膜孔径对锂沉积的影响。a-c）a）GF、b）PP和c）PEK隔膜的孔径分布。d-f）使用GF、PP和PEK隔膜的锂传输和沉积行为示意图。g-i）在GF、PP和PEK隔膜上镀锂（1mAh）的SEM图像。电流为0.2mA，电镀时间为5h。

图4.PEK隔膜的防腐作用。a）具有PP、PEK和GF隔膜的锂空气电池在露天环境（RH=30%）中于200mA/g下的循环性能，固定容量为1000mAh/g。循环前，让电池休息2小时。b）配备GF（c,f）、PP（d,g）和PEK（e,h）隔膜的Li-O2电池在200mA/g和1000mAh/g（固定容量）下循环40次后锂阳极的XRD图谱及c-h）SEM图像。

图5.电池性能评估。具有GF、PP和PEK隔膜的Li/Li对称电池在a）50µA/cm2（50µAh/cm2）和b）100µA/cm2（100µAh/cm2）下的循环性能。固定容量为c）500mAh/g和d）1000mAh/g的Li-O2电池在200mA/g电流密度下的循环性能。