鋰硫電池因其極高的理論比容量和能量密度，被視為下一代儲(chǔ)能系統(tǒng)的最有前途的候選者之一。然而，其商業(yè)化應(yīng)用受到多硫化物（LiPS）的“穿梭效應(yīng)”和緩慢的硫還原反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的阻礙。

針對(duì)該問(wèn)題，張夢(mèng)辰副教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種基于Ce-MOF-808、木質(zhì)素磺酸鈉（SL）和氧化石墨烯（GO）的三維分級(jí)多孔隔膜，調(diào)控LiPS的催化轉(zhuǎn)化過(guò)程：一方面，Ce⁴⁺位點(diǎn)吸附短鏈LiPS并催化，促進(jìn)短鏈LiPS在液相與固相之間轉(zhuǎn)化成Li₂S；另一方面，SL磺酸基團(tuán)通過(guò)靜電排斥作用防止長(zhǎng)鏈LiPS在Ce⁴⁺催化位點(diǎn)富集，避免催化劑“中毒”；GO則作為基底提供三維分級(jí)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。三者協(xié)同實(shí)現(xiàn)了LiPS的持續(xù)催化轉(zhuǎn)化，有效解決了LiPS“穿梭效應(yīng)”問(wèn)題。該隔膜組裝的鋰硫電池在1 C倍率下循環(huán)500圈，平均每圈衰減率僅0.033%。

圖1 LSBs隔膜示意圖及Ce4+和SL的路易斯酸堿相互作用示意圖

相關(guān)成果以“Lewis Acid-Base Interactions Enable Sustained Catalytic Activity for Polysulfide Conversion in Lithium-Sulfur Batteries”為題發(fā)表于Rare Metals期刊。