不受控制的多硫化物穿梭和锂枝晶生长极大阻碍了锂硫电池的实际应用，通过构建一个能够固定可溶性多硫化物并调节Li+通量的人工层，可以缓解这些问题。
2024年11月24日，清华大学深圳国际研究生院赵世玺团队在Advanced Functional Materials期刊发表题为“Ordered and Expanded Li Ion Channels for Dendrite-Free and Fast Kinetics Lithium–Sulfur Battery”的研究论文，团队成员蔡大谦为论文第一作者，赵世玺、南洋理工大学杨金霖、中国矿业大学（北京）刘瑞平为论文共同通讯作者。
该研究通过分子插层制备了一种层状扩展的锂蒙脱石，作为锂硫电池的双调节剂。这种亲锂蒙脱石具有有序和扩展的Li+扩散通道，表现出高迁移数，促进了锂的均匀沉积。此外，其对多硫化物的适度吸附，结合有利的Li扩散行为，增强了硫物种的氧化还原动力学。这种独特的结构使得实际应用中的锂硫电池在0.5C倍率下能够实现长达1000次的循环寿命，且每循环的容量衰减率低至0.04%。
DOI：10.1002/adfm.202419165
研究人员设计了层状扩展锂蒙脱石作为商用聚合物隔膜上的多功能夹层，以实现无枝晶和无穿梭的锂硫电池。亲锂蒙脱石层可调节锂的扩散行为，以实现充电过程中的均匀沉积，同时通过物理阻断和化学固定减轻可溶性多硫化物中间体的穿梭。更重要的是，扩展的通道有利于锂离子的扩散，促进了硫物种的氧化还原动力学。Li2Sx向Li2S的加速硫还原反应以及促进的Li2S氧化反应最大限度地提高了活性材料的利用率，并有助于提高容量保持率。在E/S比为8µL mg−1时，高硫负载阴极的面容量约为4.8 mAh cm−2。
总之，在商业隔膜上设计了一种双功能夹层，以缓解锂枝晶形成和多硫化物穿梭的问题，从而实现快速动力学锂硫电池。CTAB的插层进一步扩大了亲锂Li-MMT的层间距，为锂离子的快速迁移提供了宽敞有序的通道。通过对Li+通道的设计，调节Li+通量以实现更均匀的沉积，从而实现无枝晶Li金属阳极。丰富的Li+传输通道促进了涉及Li+的硫物种的还原和氧化动力学，以及多硫化物的化学固定。该研究证明了设计具有扩展Li+通道的功能夹层对于实现无枝晶且无穿梭效应的锂硫电池的有效性，深入揭示了硫的氧化还原动力学与锂离子传输之间的关系，同时也为实际应用的锂硫软包电池铺平了道路。
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