近年来，锂金属负极因其高达3860 mAh/g的理论比容量，再次成为了学术领域和产业界关注的焦点。然而，由于在电池充放电过程中，锂金属与电解液不断的副反应导致电解液的持续消耗和枝晶的生长，这也是几十年来锂金属负极研究中所面临两个最主要的挑战。通过电解液改性，以及人工构筑固态电解质界面（SEI）来抑制锂枝晶的生长已取得了相当的进展，但是对于锂金属表面的副反应，却一直找不到解决方案。

清华大学核能与新能源技术研究院何向明研究员和徐宏副教授课题组通过均匀纳米孔隔膜调节电解液溶剂化结构，实现了对于锂枝晶和副反应的有效抑制。在锂-锂对称电池和以LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2为正极的高电压锂金属电池中，经过长时间循环后，不仅能做到完全无锂枝晶生成，而且由于对副反应的有效抑制，锂金属电极甚至仍能保持原有的金属光泽。本工作制备的均匀纳米多孔隔膜（Zr-MOCN@PP）是以商业化常用PP隔膜为支撑，由含金属内核，甲基丙烯酸配体的团簇（Zr-MOC，）在紫外光照下原位聚合得到的。如何有效的从离子层面去表征反应前后的抑制效果是一个难点，由于TOF-SIMS近年来在锂电池的表征方面应用广泛，我们尝试用原位方法辅助其对表面进行分析；结果如下图：

原始的PP区域展示出很强的C₂H₂⁻, LiF₂⁻和PO₂⁻信号，这些信号由电解液由电解液组分减少产生，即使在表面被Cs离子溅射1600秒（约280纳米）后仍保持50%。虽然Zr-MOCN保护区的信号在溅射后150秒内（约25 nm）迅速降低，但相应的电解质反应产物丰度低于20%。表面层的25nm厚度归因于有限的游离电解质溶剂（在锂金属表面）与Li0之间的反应。Zr-MOCN保护区的循环锂箔表面无机物种和有机物种的数量显著低于裸PP保护区，进一步证实了Zr-MOCN@PP隔膜不论是在锂枝晶还是在无限发生的副反应方面都起到了抑制作用。

用户的相关研究成果以“Suppressing electrolyte-lithium metal reactivity via Li⁺-desolvation in uniform nano-porous separator”为题在Nature子刊Nature Communications上发表(Nat. Commun., 13：172 (2022))。