金属锂负极的不可控枝晶生长极大地阻碍了锂金属电池的发展，而锰从活性材料中溶解到电解液的锰溶出问题也在很大程度上影响了锰基电极材料的应用前景。隔膜作为一个连接正负极的组件，与正负极有直接接触，因此可通过发展功能性隔膜来同时调控正、负极界面，应对枝晶生长和锰溶出的问题，提高电池循环容量和使用安全性。

近日，东莞理工学院陈敏副研究员团队在期刊《Chinese Chemical Letters》上，发表了最新研究成果“Stabilizing the dual electrode interface via a crosslinked gelatin nonwoven separator for durable lithium metal batteries”。第一作者为东莞理工学院材料科学与工程学院的本科生蔡炜杰、硕士研究生韩欣欣。研究者通过静电纺丝和原位气相交联工艺，制备出明胶蛋白基纳米纤维织物隔膜（CGN）。

图文摘要：CGN隔膜的制备过程及其在电池中的作用示意图

得益于明胶蛋白的特殊化学组成、静电纺丝赋予的高比表面积和高孔隙率、交联工艺提升的机械性质，该隔膜与电解液润湿性好、界面阻抗低、锂离子迁移数大、导离子率高。将其应用于锰酸锂/锂金属电池，可捕获溶出的锰离子，并调控锂离子的均匀沉积，大幅提高电化学性能。

图1：CGN隔膜的物理、化学性质表征。

明胶蛋白纺丝后得到的织物（GN）易溶于水，力学性能不够理想，将其放置在含戊二醛蒸汽的环境中，明胶发生交联反应，力学性能得到提高。交联后的CGN织物依旧保持纤维状结构，孔隙率、导离子率、润湿性和锂离子迁移数相比Celgard隔膜，都具有明显优势。

图2：CGN隔膜在锂/锂对称电池中的性能表现。

因明胶蛋白肽链分子上的主链氧与锂离子的亲和性好，可促进锂离子的传输，同时侧链上含带正电的氨基酸残基，可固定电解液中的阴离子，稳定电场，故CGN隔膜可实现锂离子的均匀沉积，抑制枝晶的形成和生长。

图3：CGN隔膜在锰酸锂/锂金属电池中的电化学性能。

明胶蛋白可以捕获溶解在电解液中的锰离子，而静电纺丝制备的纤维结构织物可提供大量吸附位点，故CNG隔膜可有效捕获溶解的锰离子，提高锰酸锂/锂金属电池循环容量。

图4：CGN隔膜可吸附锰离子及调控锂金属界面的进一步验证。

XPS结果表明CGN中与锰离子相互作用的主要是氧原子，在锰酸锂/锂金属电池中循环后的CGN隔膜表面吸附有大量含锰物质，都证实了CGN吸附锰离子的能力。而循环后锂金属的表面形貌及成分对比，也说明CGN可调控锂离子均匀沉积，并诱导形成更多无机Li-F成分的均匀SEI膜，有利于锂离子的快速传输。此外，该CGN隔膜还可以适配其他具有活性物质溶出的正极（如硫正极），均展现出良好的吸附效果，可得到更高的循环容量。

总而言之，该团队利用明胶蛋白静电纺丝加原位交联工艺，制备出了可稳定双电极界面的功能隔膜。在负极界面，CGN隔膜可通过明胶侧链氨基酸残基固定阴离子，稳定电场，并促进锂离子传输，使得锂离子沉积稳定均匀；在正极界面，CGN可通过明胶主链氧原子吸附锰离子，且比表面积大，可有效阻断其扩散至负极测，使得循环稳定，容量提升。该隔膜在其他具有活性物质溶出和金属负极枝晶问题的电池体系中也有潜在应用价值。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cclet.2025.111809