近日，河南大学纳米科学与材料工程学院孙自许教授团队综述了储能电池领域最新研究动态，该综述以“New flexible Separators for Modification of high performance Lithium–Sulfur Batteries”为题，发表在国际期刊《合金与化合物杂志》(Journal of Alloys and Compounds)上。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2024.176146

高能量密度锂硫电池被认为是一种有前途但具有挑战性的下一代电池技术。通常情况下，多硫中间体的剧烈穿梭和缓慢的固-固反应动力学往往导致不可逆的硫损失、低库仑效率和有限的寿命。构建功能性锂硫电池隔膜被认为是最有效的策略之一。通过构建功能性锂硫电池隔膜不仅可以有效地抑制多硫化物的穿梭效应，并且还能诱导锂离子均匀沉积，进而形成无枝晶阳极。

为了解决瓶颈问题并促进锂硫电池的商业化应用，人们采取了各种策略，如增强锂阳极或硫阴极的主材料、优化电解质、加入功能性夹层等。传统聚烯烃隔膜热稳定性差，难以应对极端条件下的热失控，并且传统隔膜孔径大，比表面积小，不能有效抑制多硫化物的穿梭效应。为此研究人员致力于通过各种策略开发功能性隔膜，包括加入高导电性碳基材料、构建异质结构、缺陷工程和加入杂原子，以防止多硫化物扩散、促进锂的均匀沉积、防止锂枝晶的形成并维持稳定的电化学反应环境。值得一提的是，随着功能性隔膜领域的发展，柔性隔膜逐渐进入人们的视野，并表现出比传统隔膜更为优异的电化学性能。柔性隔膜不依赖于传统隔膜，而是直接作为锂硫电池分离层，并且能够表现出更为优异的电化学性能。

针对上诉问题，河南大学孙自许教授团队综述了近年来常见的几类用于传统隔膜改性的材料，包括单原子催化剂，过渡金属化合物，MOF金属有机骨架材料和COF共价有机骨架材料。对他们抑制多硫化物的穿梭效应和促进锂均匀沉积的内在机理进行了阐述，并且还讨论了常用的几类用于功能性隔膜改性的方式。最重要的是，在文章的最后，我们突出强调了柔性隔膜相对于传统聚烯烃隔膜的优越性，并指出其巨大的商业应用潜力，旨在能够推动高性能锂硫电池的发展，应用于商业。

河南大学纳米科学与材料工程学院为论文第一通讯单位，河南大学纳米科学与材料工程学院陈安洁（21级本科生）和薛娇娇硕士研究生为第一作者，纳米科学与材料工程学院孙自许教授、中原工学院孙丽娟教授为通讯作者。本工作得到了国家自然科学基金委和河南大学的大力支持。