近日，我校化学化工与生命科学学院23级博士生杨园园在聚丙烯隔膜修饰中取得重要进展，开发出具有化学活性的聚烯烃隔膜，隔膜能在充放电循环中在隔膜-电极界面形成动态自适应中间层，促进钾离子高效传输，抑制钾枝晶并实现钾金属电池超长循环。研究成果以《Self‐Evolving Interfacial Kinetic Highways via Reactive Separator Engineering for Durable Potassium Metal Batteries》为题发表于国际顶级期刊《Advanced Materials》（IF=27.4）上。化生学院23级博士生杨园园为论文第一作者，向银域特任教授、刘金平教授和李俊升教授为论文通讯作者。

图1反应型隔膜构筑自进化界面动力学通道示意图

钾金属电池的实用化进程受限于钾金属负极不稳定的界面化学。当前钾金属电池研究多采用厚且惰性的玻璃纤维隔膜，不仅降低能量密度，也无法实现钾金属负极界面的有效调控。为此，该研究团队提出一种反应型隔膜工程策略，将惰性聚丙烯隔膜修饰为活性调控界面，用于构筑坚固且自进化的钾金属负极界面。团队以插层型化合物为修饰材料，选取三氧化钨（WO₃）为研究原型，在隔膜表面原位构筑自进化的钨酸钾（K_xWO₃）。理论计算表明，该中间相具有极低的钾离子迁移势垒（0.12 eV），可构建高效钾离子传输通道；同时，进化生成的K_xWO₃骨架能够诱导形成梯度型界面相，以缓冲钾沉积/剥离过程中的剧烈体积波动。修饰型聚丙烯隔膜装配的钾||铜半电池在0.2 mA cm^-2下成核过电位低至17 mV；钾||钾对称电池在0.05 mA cm^-2下稳定循环超6000小时；匹配普鲁士蓝正极的钾金属全电池在50 mA g^-1下稳定运行超2500小时，累计容量高达57095 mAh g^-1，表现出优异的循环稳定性。

本工作为钾金属电池界面动力学优化与长循环性能提升提供了新路径，对高性能碱金属电池隔膜的设计具有重要参考价值。

工作得到了国家自然科学基金(2271226, 2472247)、湖北省科技项目(2026AFC0117，2025BAA008，2025BAB030)和武汉市国际合作项目（2025071204030390）等项目的资助。

论文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.73343

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