锂金属电池因不受控制的锂枝晶形成和锂与电解质高反应性的问题受到相当大的限制。中山大学Dingcai Wu课题组通过简单地在商用聚丙烯（PP）隔膜的一侧刮涂2D分子刷（即聚丙烯酰胺接枝的氧化石墨烯纳米片，GO-g-PAM）来开发功能性多孔双层复合隔膜，以调节均匀Li沉积，并在超高电流密度下实现超稳定的Li金属负极。该方法非常方便用于大规模生产改性隔膜。
在复合隔膜中，1#分子刷的坚固GO骨架提高了机械强度；2#GO表面上具有大量极性基团（包括C=O和N-H键）的多毛PAM链为Li离子在分子水平上的有效附着和均匀分布提供了高浓度的活性位点；3#堆叠的2D分子刷之间的间隙为电解质扩散提供了快速通路。
利用多孔双层复合隔膜能够实现了电极表面上的分子级均匀且快速Li离子通量，对于锂金属，在高电流密度(2 mA cm-2)下实现了无枝晶均匀锂沉积，具有高库仑效率（98％）和超长期可逆电镀/剥离（超过2600小时）。值得注意的是，锂金属负极具有前所未有的稳定性，在20 mA cm-2的超高电流密度下循环超过1900小时。
Chuanfa Li, Shaohong Liu, Chenguang Shi, Ganghao Liang, Zhitao Lu, Ruowen Fu, Dingcai Wu, Two-dimensional molecular brush-functionalized porous bilayer composite separators toward ultrastable high-current density lithium metal anodes. Nature Communications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-09211-z
