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探索一種可擴展的策略來制備多功能隔膜，對于克服鋰硫電池（LSBs）中鋰多硫化物（LiPSs）和鋰枝晶生長的挑戰具有重要意義。

江南大學黃鋒林等通過界面工程構建了一個無粘結劑的Janus隔膜, 用于同時增強鋰金屬負極和硫正極。

圖1. CTP-PAN-LLZTO隔膜的可擴展生產及其功能示意圖

具體而言，在正極界面，通過原位界面聚合，在聚丙烯腈（PAN）電紡膜上修飾了一層含有可定制微孔和吸附位點的超薄共價三嗪哌嗪膜，為LiPSs建立了三重屏障。空間位阻和化學吸附的結合使LiPSs的遷移減少了81.85%。

同時，在負極界面，通過磁控濺射在PAN納米纖維表面形成了快速離子導體Li_6.4La₃Zr_1.4Ta_0.6O₁₂（LLZTO），以抑制枝晶生長。盡管在陶瓷層和纖維隔膜之間沒有粘結劑，但濺射創造了一個相互嵌入的結構，克服了循環中的粉末剝離。此外，基于PAN的隔膜顯示出180℃的高溫耐受性。

圖2. 具有不同隔膜的電池的電化學性能

總體而言，CTP-PAN-LLZTO隔膜在電解液親和力、熱穩定性、界面兼容性和離子傳導性方面均優于商業PP隔膜。因此，采用CTP-PAN-LLZTO隔膜的LSB電池表現出優異的電化學性能，在0.5C時提供了1287.9 mAh g^-1的初始放電比容量，并在500次循環后保持905.5 mAh g^-1，是商用PP隔膜的3.1倍。在5C時547.3 mAh g^-1的良好倍率性能也表明其具有快速充電和放電的能力。因此，這項工作提出了一種新的技術，用于制造無粘結劑的有效隔膜，為LSBs的長期循環穩定性鋪平道路。

圖3. 對LiPSs穿梭效應的抑制研究

Interfacial Engineering of Binder-Free Janus Separator with Ultra-Thin Multifunctional Layer for Simultaneous Enhancement of Both Metallic Li Anode and Sulfur Cathode. Small 2022. DOI: 10.1002/smll.202202651

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黃鋒林Small：無粘結劑Janus隔膜同時增強鋰金屬負極和硫正極！

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