近日，華東理工大學化工學院功能炭材料研究團隊合成了一種“雙功能”石墨烯介孔二氧化錫(SnO?)/二硒化錫(SnSe?)納米片用作鋰硫電池的隔膜修飾層(G-mSnO?/SnSe?)，展現出優異的電化學性能，在鋰硫電池領域研究中獲得新進展。
研究團隊合成的鋰硫電池隔膜修飾層，具備高電導率、強化學吸附位點和動態插層轉換動力學等特點。經表征分析和模擬計算表明，該隔膜修飾層對“穿梭效應”具有較好的抑制作用，并且能促進多硫化鋰催化轉化。此外，該G-mSnO?/SnSe?較強的親鋰位點和多孔結構有助于降低鋰的成核過電位、鋰剝離與沉積過程中負極表面的均勻成核，進而有效抑制鋰枝晶生長。
當G-mSnO?/SnSe?用作鋰硫電池的隔膜修飾層時，展現出優異的電化學性能，具有較高的高硫利用率、長循環壽命。在理論容量5毫安/克電流密度下循環2000次，鋰硫電池可逆容量高達648毫安時/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，高能量密度等優勢，被認為是繼鋰離子電池之后最具應用前景的電化學儲能體系之一。對硫正極而言，多硫化鋰溶于電解液形成“穿梭效應”，導致活性物質硫利用率低和容量快速衰減等問題。對鋰負極而言，鋰枝晶的不可控生長容易引發電池短路甚至有安全隱患。因此，如何在電池長期循環過程中同步抑制“穿梭效應”和“枝晶生長”成為鋰硫電池實際應用化進程中一項艱巨的技術挑戰。
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