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吳宇平/劉麗麗Adv. Sci.：采用Li4Ti5O12修飾隔膜獲得更好的Li-S電池

市場對能源的需求促使研究人員對Li-S電池給予了很大的關注。然而，”穿梭效應”、鋰負極的腐蝕和鋰枝晶的形成使得Li-S電池的循環性能不佳（尤其是在高電流密度和高硫負載下），從而限制了其商業應用。

圖1 SPLTOPD和商用隔膜在Li-S電池中的作用示意圖

南京工業大學吳宇平、劉麗麗等通過簡單的涂層方法，即采用Super P和LTO（Li₄Ti₅O₁₂）（縮寫為SPLTOPD）制備和修飾了一種隔膜，以改善Li-S電池的電化學性能。

研究顯示，LTO可以提高Li⁺陽離子的傳輸能力，而Super P可以降低電荷傳輸電阻。此外，所制備的SPLTOPD修飾層可以有效地阻隔多硫化物的通過，催化多硫化物轉化為S₂-的反應，并防止絕緣硫物種在陰極表面的聚集。

圖2 不同改性材料對多硫化物的影響以及改性隔膜的離子傳導性測試

受益于上述優勢，采用SPLTOPD的Li-S電池可以在5C下循環870次，每次循環的容量衰減僅為0.066%。當硫含量為4.0 mg cm^-2時，在0.2 C下活化后的比放電容量可以達到1200 mAh g^-1，而當硫含量高達7.6 mg cm^-2時，仍然可以達到839 mAh g^-1。

此外，采用SPLTOPD的電池在1 C下循環100次后，鋰負極上沒有鋰枝晶或腐蝕層。毫無疑問，這項工作可以大大促進Li-S電池功能改性隔膜的商業化。

圖3 Li-S電池的循環性能

A Separator with Double Coatings of Li₄Ti₅O₁₂ and Conductive Carbon for Li-S Battery of Good Electrochemical Performance. Advanced Science 2023. DOI: 10.1002/advs.202301386

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