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嚴重的多硫化物溶解和穿梭是困擾鋰硫（Li-S）電池長循環壽命和容量保持的主要挑戰。

在此，挪威科技大學鄧立元，Rameez Razaq等人設計了高效隔膜，并用雙功能雙金屬金屬有機框架（MOF）對其進行改性。通過引入摻雜金屬位點（鐵），在 35 °C 的水中合成了具有納米結構孔隙的花形雙金屬 MOF（即 Fe-ZIF-8），然后將其涂覆在聚丙烯（PP）隔膜上，以提供選擇性通道，從而有效抑制多硫化鋰的遷移，同時允許鋰離子的均勻傳輸。Fe-ZIF-8 的活性位點可實現電催化轉化，促進多硫化鋰的轉化。

此外，由于孔隙大小均勻，所開發的隔膜可以防止枝晶的形成，從而實現均勻的鋰離子傳輸和沉積。使用含 S 負載碳正極的 Fe-ZIF-8/PP紐扣電池顯示出 1000 次的高循環壽命，在 0.5 °C的初始放電容量高達 863 mAh g^-1，在 3 °C的高倍率下的放電容量為 746 mAh g^-1。

圖1. 改性隔膜的制備及結構表征

總之，該工作開發了一種新型、經濟高效的三維雙金屬 Fe-ZIF-8 改性隔膜， Fe-ZIF-8/PP 隔膜即使在高硫負荷和貧電解質的條件下也能產生理想的硫電化學效果。同時，采用 Fe-ZIF-8/PP 隔離層的鋰離子對稱電池在高達 10 mA cm^-2 的電流密度下表現出了出色的循環性能。

結果顯示， Fe-ZIF-8/PP 隔膜獨特的篩分能力以及可溶性多硫化物的阻斷和催化轉化的協同效應，從而防止了可充電鋰-S 電池中的穿梭現象，同時允許鋰離子自由、均勻地傳輸。因此，該工作揭示了基于 3-D 雙金屬 MOF 材料作為改性隔膜用于其他金屬硫電池應用的發展方向。

圖2. 電池性能

Synergistic Effect of Bimetallic MOF Modified Separator for Long Cycle Life Lithium-Sulfur Batteries， Advanced Energy Materials 2023 DOI: 10.1002/aenm.202302897

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?AEM：雙金屬MOF改性隔膜實現長循環壽命鋰-硫電池

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