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室溫鈉硫（RT-Na-S）電池因其高理論能量密度和低成本而受到越來越多的關注。然而，傳統采用玻璃纖維（GF）隔膜組裝的RT-Na-S電池仍然受到多硫化物穿梭效應和鈉枝晶生長的阻礙，這限制了電池的容量和循環穩定性。

廈門大學方曉亮等提出了一種簡便的雙面涂層路線，用于改性商業聚烯烴隔膜，以構建高性能RT-Na-S電池。

圖1 MXene@C/PP/MXene@C隔膜的制備

只需用氮摻雜多孔碳涂層MXene(MXene@C)納米片對商用PP隔膜進行改性，所得的夾層結構MXene@C/PP/MXene@C膜就可以作為雙功能隔膜來改善硫正極和鈉金屬負極（SMA）的電化學性能。值得注意的是，PP隔膜上的輕質MXene@C涂層（單面約為0.1 mg cm^-2）具有以下優點：

(i) MXene@C納米片與Na-S電池電解液具有親和力，這提高了電解液對隔膜孔通道的滲透性；

(ii)導電的MXene@C涂層可用作正極和負極的上集流體，這使得隔膜能夠調節鈉沉積行為并提高SMA的穩定性；

(iii) MXene@C納米片在PP表面上緊密堆疊在一起，可形成阻止多硫化鈉遷移的物理屏障；(iv)對于朝向正極的MXene@C涂層，多孔碳殼可以捕獲多硫化鈉，內部的MXene納米片能夠加速多硫化鈉的轉化，因此可以提高硫正極的硫利用率和穩定性。

圖2 半電池性能

得益于這些特性，采用三明治結構MXene@C/PP/MXene@C隔膜所制備的RT-Na-S電池表現出顯著提高的容量（0.2 C時為1159 mAh g^-1）和出色的循環性能（0.5 C下經過650次循環后容量保持率為95.8%）。作者相信這種MXene@C改性的隔膜在其他能量密集的電池系統中也具有巨大的潛力，例如Li-S和Na-Se電池。

圖3 全電池性能

Robust Room-Temperature Sodium-Sulfur Batteries Enabled by a Sandwich-Structured MXene@C/Polyolefin/MXene@C Dual-functional Separator. Small 2022. DOI: 10.1002/smll.202106983

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廈大方曉亮Small：三明治結構雙功能隔膜助力穩定的室溫鈉硫電池

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