锂硫（Li-S）电池在运行过程中的 “穿梭效应 ”和锂枝晶的肆意生长严重影响了其实际应用。此外，锂硫电池在高电流密度和高硫负荷下的性能是缩小实验室研究与实际应用之间差距的关键。
本文，南京工业大学 刘丽丽
副教授团队在《
ADVANCED MATERIALS
》期刊
发表名为“
A Separator with Double Layers Individually Modified
by LiAlO
2
Solid Electrolyte and Conductive Carbon fo
r High-performance Lithium–Sulfur Batteries
”的论文
，
为了解决上述问题并促进Li-S电池的实际应用，研究用固体电解质（纳米棒状LiAlO2，LAO）和导电碳（Super P）对商用隔膜进行了改性，从而获得了双涂层隔膜（SPLAOMS）。
SPLAOMS 可以物理阻隔多硫化物并加速反应动力学。此外，它还能提高锂沉积的均匀性、增强离子导电性并增加活性硫物质的利用率。制备的锂-S 电池在苛刻条件（高硫负荷和高电流密度）下表现出优异的循环稳定性，初始容量为 733mAh g-1，在5C条件下循环500次，每次容量衰减为0.03%。在超高硫负荷（8.2mg cm-2）条件下，制备的电池在循环过程中仍能保持令人满意的800mAh g-1 容量，显示出巨大的商业应用潜力。这项研究为高性能Li-S电池的商业化提供了重要参考。
图1、SEM显微照片。
图2、吸附、离子电导率和CV测试。
图3、电化学性能测试。
图4、Li-S 电池的循环性能测试。
图5、Voltage profiles of a Li/ SPLAOMS /Li cell at 0.5 mA cm−2.
图6、Schematic diagrams of the operating Li–S battery with the base (DKJ-14) and SPLAOMS separators.
综上所述，设计了一种由LAO纳米棒和Super P修饰层组成的隔膜。LAO 的存在促进了离子的迁移，而Super P则增强了S/S2− couple的动力学，降低了电池的电荷转移电阻。SPLAOMS规范了锂的沉积，提高了离子导电率。因此，使用 SPLAOMS的电池在700次循环过程中，每次循环（1C）的衰减率为 0.066%。即使在5C的高电流密度下，电池的初始比容量也高达 733 mAh g-1，而且电池的保持率很低，仅为 0.03%（500次循环）。在 4.0 mg cm-2 的高硫负荷条件下，比容量可高达1150mAh g-1，并在 400次循环（0.1C）中保持稳定在约600 mAh g-1。即使在超高负载条件下（8.2mg cm-2），该电池在0.1C时也能提供 800mAh g-1 的高比容量。此外，在1C下循环100次后，使用SPLAOMS 的电池中的锂阳极未被腐蚀且无树枝状突起，而S正极仍然porous and loose.。这些出色的结果表明，高性能功能性隔膜具有巨大的商业化潜力。这一突破性成果极大地扩展了改性材料的选择范围，标志着li-S电池隔膜改性技术领域的重大突破。它为高性能隔膜的商业化进程提供了极具价值的参考。
文献：
https://doi.org/10.1002/adma.202418295
