作为保障锂离子电池安全性与稳定性的关键元件，隔膜的热稳定性、力学性能及抑制锂枝晶能力直接决定了电池在高能量密度条件下的工作可靠性。然而，传统商用聚烯烃隔膜（如PP、PE）因其耐热性差、润湿性不足、孔结构单一等缺陷，难以满足下一代高安全性、高倍率锂电池的发展需求。芳纶纳米纤维（ANFs）因其高强度、高模量与优异耐热性被视为潜在的高性能隔膜材料，但其分子间强氢键作用导致纤维高度缠结，结构致密，孔隙率受限，阻碍了其在高性能电池中的广泛应用。

为解决上述难题，本研究受到“珠串状”生物结构的启发，提出了一种有机–无机协同构筑的多级多孔 ANF 隔膜结构。这一设计类似于在柔韧纤维上构建规则“结点”，促使ANFs在组装过程中避免定向聚集，显著提升孔隙率与电解液润湿性，同时形成稳固的三维网络骨架，为电池中的 Li⁺ 传输提供快速、均匀、连续的通道。

研究表明，优化后的 mANFs-20 隔膜表现出卓越的综合性能：

· 热稳定性显著提升：隔膜在 200 ℃ 下无明显热收缩，而PP隔膜在 120 ℃ 即出现明显形变和熔缩。

· 阻燃性能优异：受益于 SiO₂ 的引入，隔膜暴露于火焰时迅速碳化并自熄，显著提升电池热失控安全性。

· 高孔隙率与高电解液吸液率：孔隙率达 38.4%，电解液吸液量达 823%，远超商用 PP 隔膜。

· 高离子电导率与超高锂离子迁移数（t⁺ = 0.67）：多级孔道结构使 Li⁺ 传输更均匀、更快速。

· 强力抑制锂枝晶生长：对称电池测试显示 mANFs-20 隔膜可在 0.5 mA·cm⁻² 下稳定循环 600 h，远超过PP隔膜的寿命，并在高倍率下保持平整的锂沉积形貌。

· 电池循环与倍率性能优异：在 LFP/Li 全电池体系中，mANFs-20 隔膜在 1C 下实现 150.2 mAh·g⁻¹ 的高容量，循环 200 次仍保持接近 100% 容量保持率。

这些结果说明，所构建的 ANF/SiO₂ 多级协同结构隔膜不仅兼具高机械强度、优异耐热性和本征阻燃特性，同时实现了对锂枝晶的有效抑制，是下一代高安全性、高能量密度锂离子电池隔膜的有力候选材料。该成果为提升锂离子电池安全性提供了新的多级结构设计思路，也为高性能隔膜材料的产业化发展带来新的可能。

本研究以“SiO₂-assisted co-assembly of ultrafine aramid nanofiber-based porous thermal-resistant separator for Lithium-ion batteries”为题发表在国际知名期刊 Chemical Engineering Journal（CEJ，中科院1区，影响因子 13.2）上。论文第一作者为青岛科技大学高分子科学与工程学院硕士研究生郭福海，学校为第一通讯单位，王庆富教授、徐铭韩博士为本文的通讯作者。

论文链接为：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.165583。本工作得到了科技部国际科技援助计划、山东省自然科学基金、青岛新能源山东实验室开放项目和国家自然科学基金项目的资助。