近日，華東理工大學(xué)化工學(xué)院功能碳材料研究團(tuán)隊(duì)合成了一種“雙功能”石墨烯介孔二氧化錫（SnO2）/二硒化錫（SnSe2）納米片用作鋰硫電池的隔膜修飾層（G-mSnO2/SnSe2），展現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能，在鋰硫電池領(lǐng)域研究中獲得新進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)合成的鋰硫電池隔膜修飾層，具備高電導(dǎo)率、強(qiáng)化學(xué)吸附位點(diǎn)和動(dòng)態(tài)插層轉(zhuǎn)換動(dòng)力學(xué)等特點(diǎn)。經(jīng)表征分析和模擬計(jì)算表明，該隔膜修飾層對(duì)“穿梭效應(yīng)”具有較好的抑制作用，并且促進(jìn)多硫化鋰催化轉(zhuǎn)化。此外，G-mSnO2/SnSe2較強(qiáng)的親鋰位點(diǎn)和多孔結(jié)構(gòu)有助于降低鋰的成核過(guò)電位、鋰剝離與沉積過(guò)程中負(fù)極表面的均勻成核，進(jìn)而有效抑制鋰枝晶生長(zhǎng)。

當(dāng)G-mSnO2/SnSe2用作鋰硫電池的隔膜修飾層時(shí)，具有較高的高硫利用率、長(zhǎng)循環(huán)壽命。在理論容量5毫安/克電流密度下循環(huán)2000次，鋰硫電池可逆容量高達(dá)648毫安時(shí)/克，平均每圈容量衰減率僅為0.0144%。鋰硫電池因硫的低成本、超高的理論容量，高能量密度等優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是繼鋰離子電池之后最具應(yīng)用前景的電化學(xué)儲(chǔ)能體系之一。對(duì)硫正極而言，多硫化鋰溶于電解液形成“穿梭效應(yīng)，”導(dǎo)致活性物質(zhì)硫利用率和容量快速衰減等問(wèn)題。對(duì)鋰負(fù)極而言，鋰枝晶的不可控生長(zhǎng)容易引發(fā)電池短路甚至有安全隱患。因此，如何在電池長(zhǎng)期循環(huán)過(guò)程中同步抑制“穿梭效應(yīng)”和“枝晶生長(zhǎng)”成為鋰硫電池實(shí)際應(yīng)用化進(jìn)程中一項(xiàng)艱巨的技術(shù)挑戰(zhàn)。