锂离子电池以高能量密度、优异的充放电循环性能、低记忆效应等优点，在便携式电子设备、电动汽车、大型电源和储能设备中得到了广泛的应用。隔膜作为锂离子电池的重要组成部分，对锂离子电池的性能影响显著。隔膜可以有效绝缘正负极活性物质的直接接触，避免短路，同时能确保电解液中离子在膜两侧自由迁移。然而，目前商业化聚烯烃隔膜由于孔隙率低、浸润性差和吸液率低等不足，严重制约了锂离子电池的进一步发展。同时，聚烯烃隔膜热稳定性较差，在高温下易发生收缩，导致电池短路，引发严重的安全问题。

  南京工业大学汪勇教授课题组设计了一种由高强度、亲电解液的聚砜（PSF）、亲Li⁺的聚乙二醇（PEG）通过强共价键连接的嵌段共聚物（SFEG），借助前期发展的选择性溶胀致孔方法（Acc. Chem. Res. 2016, 49, 1401-1408），制备了高性能SFEG锂离子电池隔膜（图1）。SFEG隔膜有效地集成了PSF和PEG的优点，赋予隔膜良好的浸润性和热稳定性（图2）。同时，当温度上升至125°C时，隔膜的多孔结构闭合，使锂离子电池具有热关断能力。在室温下，SFEG隔膜的电解液吸液率高达501%，离子电导率为10.1 mS/cm。这些关键性能指标均优于传统聚丙烯隔膜（Celgard 2400）。使用SFEG隔膜组装的锂离子电池放电容高于Celgard 2400，并展现出优异的循环性能（图3）。

图1 基于选择性溶胀致孔的SFEG隔膜：（a）分子结构；（b）SFEG的选择性溶胀致孔过程及其作为LIB隔膜的示意图；（c-e）表面和断面的形貌结构

图2 SFEG隔膜和Celgard 2400隔膜的物化性质：（a）浸润性；（b）吸液率；（c）热稳定性；（d）热收缩率

图3 由SFEG隔膜和Celgard 2400隔膜组装LIB电化学性能：（a）交流阻抗；（b）LSV曲线；（c）循环充放电性能；（d）不同放电速率条件下的放电容量

  该工作发展了一种全新的锂离子电池隔膜制备策略，即通过设计双功能组分的嵌段共聚物，进行选择性溶胀成孔，获得了高性能和更安全的锂离子电池隔膜。同时，该方法亦有望用于制备其他类型电池的隔膜材料。

  相关论文近期发表在Advanced Science上，题为“Design of Block-Copolymer Nanoporous Membranes for Robust and Safer Lithium-Ion Battery Separators”。论文通讯作者为汪勇教授。杨浩博士（现就职于烟台大学）、史贤松博士为共同第一作者。研究成果得到了国家自然科学基金(No. 21776126, 21825803)等项目资助。

  论文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202003096