隨着人們對高性能儲能設備需求的日益增加,開發更高能量密度的電池迫在眉睫。鋰金屬陽極,因具有超過3860 mAh/g的理論比容量和最低的氧化還原電勢(-3.04 V,vs標準氫電極),受到了各國研究者的關注。然而,在鋰金屬電池長期的充電/放電循環過程中會產生鋰枝晶和不均勻的鋰沉積,導致有限的電池循環壽命乃至安全問題的出現。
已有大量研究致力於解決鋰金屬電池中的鋰枝晶問題,比如使用固體電解質、鋰負極界面改性、電解液添加劑,設計集流體、隔膜改性、構建人工固體電解質界面(SEI)層等。隔膜作為電解液貯存器的同時,也為鋰電池內部離子傳輸擴散提供了路徑,因此隔膜改性被認為是抑制鋰枝晶和調節鋰離子遷移的最理想途徑。由於其可調和高度有序的孔結構、大的比表面積和豐富的不飽和金屬位點,金屬有機框架(MOFs)被認為是調節鋰離子分布和抑制鋰枝晶的有效候選物,但絕大多數MOFs改性隔膜的方法通過粘接劑塗覆在隔膜表面,這勢必將削弱MOFs的固有功能,並導致大的界面阻抗。另一方面,傳統的聚烯烴隔膜存在熱穩定性差的缺點,當電池存在濫用情況時會產生安全隱患。因此,最大化MOFs的固有功能以調節鋰電池內部離子傳輸擴散行為以抑制鋰枝晶,同時增強隔膜的熱穩定性是提高鋰金屬電池性能與安全性的有效策略。