插層膜設計在鋰硫電池中的研究進展

谷斌斌，劉雅慧，王浩浩

（溫州大學化學與材料工程學院，浙江省碳材料技術研究重點實驗室，浙江 溫州 325027）

自19 世紀工業革命以來，人們對能源的消耗日益增長，石油等不可再生能源的過度開發，導致了極端氣候頻發、全球變暖等環境問題，嚴重威脅人類的可持續發展，因此亟需尋找可替代的清潔可再生能源，以面對不可再生能源枯竭和環境污染的挑戰[1]。近年來，鋰離子電池憑借其優越的性能，被認為是電網儲能和電動汽車領域最具吸引力的儲能裝置[2-3]。但鋰離子技術可能已經達到了極限，尤其是在下一代電動汽車和混合動力汽車的能源需求方面。

鋰硫（Li-S）電池的概念由Herbert 和Ulam等人在20 世紀60 年代首次提出[4]并逐漸進入人們的視野。與鋰離子電池相比，Li-S 電池具有1675mAh·g-1的高理論容量和2500Wh·kg-1的高能量密度[5]。同時，地殼中豐富的硫元素，可以顯著降低Li-S 電池作為主要活性正極材料的成本。憑借這些優勢，Li-S 電池成為有希望用于大規模儲能的下一代電池候選者之一。然而，仍有許多挑戰阻礙Li-S 電池的商業化進程，如硫元素的絕緣性，正極在充放電過程中的體積改變，可溶性的放電產物中間體的穿梭效應等。

近年來，研究者們提出了插層膜的概念，即在Li-S 電池中添加一層功能性材料，以解決Li-S 電池的挑戰。研究者們認為，插層膜的設計需要滿足以下幾點要求：1）擁有良好的導電性和Li+傳輸能力；2）盡可能的輕薄；3）對多硫化物有良好的吸附效果。本文總結了近幾年Li-S 電池插層膜設計的研究進展，并對其應用前景進行了展望。……