熊杰/王显福/胡音Small：离子嵌入MOF加速锂-硫电池中的传质动力学

锂硫电池有望推动储能领域的改革。隔膜上的改性功能中间层已被认为是提高电池性能的有效方法，主要集中在对多硫化锂的捕获和催化作用，而没有仔细考虑跨层的传质性能。

在此，电子科技大学熊杰教授、王显福研究员及胡音副研究员等人设计了由锂离子插入的ZIF-67 (Li-MOF) 层和聚丙烯 (PP) 隔膜上的还原氧化石墨烯 (RGO) 层组成的层压功能层(Li-MOF/RGO)，以构建高倍率性能锂硫电池。

采用LiTFSI直接处理MOF，有利于纯化和实际生产。Li-MOF不仅可以有效阻挡LiPSs的穿梭，而且还允许Li⁺ 自由通过，从而确保跨层的快速传质性能。

图2. 具有功能层的锂硫电池的电化学性能

此外，Li-MOF层顶部的RGO可以作为上部集流体，利用Li-MOF捕获LiPS从而提高活性材料的利用率。原位拉曼研究表明，Li-MOF层中促进的离子传输对于减少极化和增加传质至关重要。

因此，具有Li-MOF层的Li-S电池在0.2 C时实现1374 mAh g^-1高比容量，2 C下仍可提供742 mAh g^-1的比容量，且在1 C下600 次循环中实现每个循环0.089% 的低衰减率，显示出高倍率Li-S电池的巨大潜力。

图2. 原位拉曼研究

Ion-Inserted Metal-Organic Frameworks Accelerate the Mass Transfer Kinetics in Lithium-Sulfur Batteries, Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202104367