吴宇平/刘丽丽Adv. Sci.：采用Li4Ti5O12修饰隔膜获得更好的Li-S电池

市场对能源的需求促使研究人员对Li-S电池给予了很大的关注。然而，”穿梭效应”、锂负极的腐蚀和锂枝晶的形成使得Li-S电池的循环性能不佳（尤其是在高电流密度和高硫负载下），从而限制了其商业应用。

图1 SPLTOPD和商用隔膜在Li-S电池中的作用示意图

南京工业大学吴宇平、刘丽丽等通过简单的涂层方法，即采用Super P和LTO（Li₄Ti₅O₁₂）（缩写为SPLTOPD）制备和修饰了一种隔膜，以改善Li-S电池的电化学性能。

研究显示，LTO可以提高Li⁺阳离子的传输能力，而Super P可以降低电荷传输电阻。此外，所制备的SPLTOPD修饰层可以有效地阻隔多硫化物的通过，催化多硫化物转化为S₂-的反应，并防止绝缘硫物种在阴极表面的聚集。

图2 不同改性材料对多硫化物的影响以及改性隔膜的离子传导性测试

受益于上述优势，采用SPLTOPD的Li-S电池可以在5C下循环870次，每次循环的容量衰减仅为0.066%。当硫含量为4.0 mg cm^-2时，在0.2 C下活化后的比放电容量可以达到1200 mAh g^-1，而当硫含量高达7.6 mg cm^-2时，仍然可以达到839 mAh g^-1。

此外，采用SPLTOPD的电池在1 C下循环100次后，锂负极上没有锂枝晶或腐蚀层。毫无疑问，这项工作可以大大促进Li-S电池功能改性隔膜的商业化。

图3 Li-S电池的循环性能

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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吴宇平/刘丽丽Adv. Sci.：采用Li4Ti5O12修饰隔膜获得更好的Li-S电池

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