最近，矿业大学（北京）的平教授及其研究团队在著名的国际期刊Small上，发表了一篇关于蛋黄核-壳结构的ST@Al2O3改性功能性PE隔膜的突破性研究。这项研究对于提高锂金属电池性能具有重大的意义。
锂金属电池因其超高的理论比容量和极低的电化学电位，被视为下一代储能器件的优选候选者之一。锂金属电池在实际应用中面临着众多挑战，例如锂枝晶的形成、隔膜热稳定性不足等问题。针对这些问题，该文章提出并介绍了一种新型改性的功能性PE隔膜。
研究中，研究者们采用表面工程技术，成功制备了一种功能性的聚乙烯（PE）隔膜。并在PE隔膜的一侧制备了一种具有强路易斯酸性质和均匀多孔结构的Ti掺杂SiO2@Al2O3颗粒（简称ST@Al2O3）。这种独特的设计使得隔膜具有丰富的孔隙结构和大的空腔，能够储存大量的电解质，为锂离子传输提供了更直接的路径。
文章详细阐述了ST@Al2O3颗粒的制备步骤，包括使用葡萄糖包裹在Al2O3颗粒表面形成碳层、正硅酸四乙酯和钛酸四丁酯的水解等过程。通过SEM、FT-IR、XPS等先进测试手段，验证了材料的结构和性能。
这种改性隔膜的热力学性能和电解质亲和力得到了显著的提升。研究发现，ST@Al2O3颗粒的存储电解质能力，降低了接触角，增强了隔膜对电解质的亲和力。这有助于加速锂离子的传输，从而提高了LMB的电化学性能。
这种改性隔膜还实现了锂离子的快速迁移和均匀的锂通量。通过严格的电化学测试，发现改性隔膜的高离子电导率能有效降低电池内部的极化，使得锂金属负极的稳定剥离和沉积变得更加容易。
最终，这种改性隔膜显著提高了锂电池的整体电化学性能。通过容量衰减比较、充放电平台分析等电化学测试，发现路易斯酸及空腔结构提高了电池的快速充放电能力，对电化学过程产生了积极的影响。
文章还深入探讨了ST@Al2O3在锂离子迁移中的独特作用机理。与传统的商用PE隔膜相比，ST@Al2O3改性隔膜具有更高的孔隙率和更均匀的孔径分布，能够更好地调节离子输运，实现锂离子的快速迁移。而ST@Al2O3的球形壳网结构和Lewis酸位点也有助于抑制锂枝晶的生长，增强了电池的长循环稳定性。
这项研究为开发用于高性能锂金属电池的功能性隔膜提供了新的思路和方法。该论文已在Small期刊上发表，并为广大研究者提供了文章链接以作进一步的探讨。
