超薄聚多巴胺/BaTiO3改性聚四氟乙烯（PTFE）隔膜：兼具亲水性与电场调控功能，助力稳定锌沉积

《ACS Applied Polymer Materials》：Ultrathin Polydopamine/BaTiO3 Modified PTFE Separator with Synergistic Hydrophilic and Electric Field Regulation toward Stable Zinc Deposition

高效水系锌离子电池隔膜通过聚多巴胺/钛酸钡改性聚四氟乙烯复合结构实现，其亲水层增强电解液浸润与离子传输，极化BTO纳米颗粒调控锌离子迁移路径，同时保持33.2MPa机械强度抑制枝晶穿透。循环测试显示隔膜使对称电池循环寿命达2000小时（1mA cm-2）和1000小时（2mA cm-2），显著优于传统玻璃纤维隔膜。

　　

这种高性能隔膜具有优异的离子传输能力和锌沉积调控性能，对于提高水系锌离子电池（AZIBs）的稳定性和循环寿命至关重要。在本研究中，制备了一种由多巴胺（PDA）和钛酸钡（BaTiO₃，简称BTO）改性的聚四氟乙烯（PTFE）（PDA/BTO-PTFE）隔膜。具体而言，PDA在PTFE纳米纤维膜中原位聚合，然后通过真空辅助过滤将均匀分散在聚丙烯酸（PAA）中的自极化BTO纳米颗粒引入经PDA处理的PTFE膜中。亲水性的PDA层显著提高了隔膜的润湿性和对电解液的吸收能力，从而加速了离子传输。BTO纳米颗粒的极化效应产生了局部电场，进而调控了Zn²⁺的迁移路径，并引导了锌的均匀沉积。同时，PTFE基底提供了具有优异机械强度（33.2 MPa）的坚固多孔结构，有效抑制了锌枝晶的生长。更重要的是，PTFE、PDA和BTO的协同作用构建了一个高效的三维Zn²⁺传输网络（TZn²⁺ = 0.75），使该隔膜具备了出色的电解液亲和性、离子传输动力学和循环稳定性。采用PDA/BTO-PTFE隔膜组装的锌离子电池表现出优异的循环稳定性及界面调控性能，在对称电池中，分别在1 mA cm^–2和2 mA cm^–2的电流下实现了2000小时和1000小时的稳定循环。此外，其锌镀层剥离稳定性及全电池容量保持能力均显著优于使用传统玻璃纤维隔膜的电池。这些结果凸显了PDA/BTO-PTFE复合隔膜在先进水系锌离子电池应用中的巨大潜力，同时也扩展了PTFE纳米纤维膜的应用范围。