![]()
1研究背景
随着能源需求的不断增长，传统锂离子电池已难以满足市场对高能量密度电池的需求。锂硫电池因其高达1675 mA h/g的理论容量，被视为下一代高能量密度电池的有力候选。然而，硫正极的电子导电性差、中间产物多硫化锂（Li2Sn）的穿梭效应以及充放电过程中的体积膨胀等问题，严重制约了锂硫电池的商业化进程。为了解决这些问题，研究人员不断探索新型隔膜材料，以期在保持高硫负载的同时，提高电池的循环稳定性和安全性。
2成果简介
在这项研究中，研究人员开发了一种新型的电荷马赛克隔膜——S(TMC@Lys-Li)，通过界面聚合反应，将锂化赖氨酸（Lys-Li）与均苯三甲酰氯（TMC）结合，形成了一种独特的电荷马赛克聚酰胺功能层。这层不仅提供了丰富的过渡或替代位点，以平滑Li+的迁移，还构建了高效的Li+快速传输通道，显著提高了Li+的传输速率。同时，负电荷的聚酰胺骨架通过Donnan和立体效应，有效提高了对Li2Sn的排斥能力。此外，S(TMC@Lys-Li)隔膜还能均匀化锂的成核和生长行为，从而显著提高了电池的循环稳定性和比容量。在多种应用场景下，如长时间使用、高面积容量和快速充电等条件下，S(TMC@Lys-Li)隔膜组装的锂硫电池展现出了78.1%的容量保持率，即使在155℃的高温下也能保持稳定的性能，为锂硫电池的高功率和高温度操作提供了强有力的安全保障。3图文导读
![]()
图1 展示了新型电荷马赛克S(TMC@Lys-Li)隔膜的制备示意图，包括将Lys-Li和TMC分别溶解在甲醇和正己烷中，通过界面聚合形成功能层，并固定在聚砜支撑层上。![]()
图2 通过扫描电子显微镜（SEM）和能量色散X射线光谱（EDS）分析了隔膜和锂负极的形态。S(TMC@Lys-Li)表面形成了独特的规则环形凸起，提供了众多狭窄的通道，有助于提高离子传输效率。![]()
图3 通过热重分析（TG）和差示扫描量热法（DSC）评估了隔膜的耐热性和热收缩行为。S(TMC@Lys-Li)显示出更高的热稳定性和尺寸稳定性，适合高功率锂硫电池的应用。![]()
图4 通过电化学阻抗谱（EIS）和离子导电率测试，证明了S(TMC@Lys-Li)隔膜具有更快的Li+传输速率和更低的界面阻抗。
4小结
本研究成功开发了一种新型电荷马赛克隔膜S(TMC@Lys-Li)，该隔膜通过界面聚合反应形成了独特的电荷马赛克聚酰胺功能层，显著提高了Li+的传输速率和电池的循环稳定性。同时，负电荷的骨架通过Donnan和立体效应有效抑制了Li2Sn的穿梭效应，提高了电池的安全性能。在多种应用场景下，S(TMC@Lys-Li)隔膜组装的锂硫电池展现出了优异的比容量和循环稳定性，甚至在155℃的高温下也能保持稳定的性能。这些特性使得S(TMC@Lys-Li)隔膜有望成为未来锂硫电池商业化的关键技术之一。文献：
https://doi.org/10.1016/j.jechem.2024.10.050
推荐阅读
Nature Science 顶刊科研配图赏析
说明:
🔹本文内容若存在版权问题，请联系我们及时处理。
🔹欢迎广大读者对本文进行转发宣传。
🔹《材料研究前沿》会不断提升自身水平，为读者分享更加优质的材料研究成果，欢迎关注我们。
欢迎广大科研工作者投稿最新研究成果。
