黄锋林Small：无粘结剂Janus隔膜同时增强锂金属负极和硫正极！

探索一种可扩展的策略来制备多功能隔膜，对于克服锂硫电池（LSBs）中锂多硫化物（LiPSs）和锂枝晶生长的挑战具有重要意义。

江南大学黄锋林等通过界面工程构建了一个无粘结剂的Janus隔膜, 用于同时增强锂金属负极和硫正极。

图1. CTP-PAN-LLZTO隔膜的可扩展生产及其功能示意图

具体而言，在正极界面，通过原位界面聚合，在聚丙烯腈（PAN）电纺膜上修饰了一层含有可定制微孔和吸附位点的超薄共价三嗪哌嗪膜，为LiPSs建立了三重屏障。空间位阻和化学吸附的结合使LiPSs的迁移减少了81.85%。

同时，在负极界面，通过磁控溅射在PAN纳米纤维表面形成了快速离子导体Li_6.4La₃Zr_1.4Ta_0.6O₁₂（LLZTO），以抑制枝晶生长。尽管在陶瓷层和纤维隔膜之间没有粘结剂，但溅射创造了一个相互嵌入的结构，克服了循环中的粉末剥离。此外，基于PAN的隔膜显示出180℃的高温耐受性。

图2. 具有不同隔膜的电池的电化学性能

总体而言，CTP-PAN-LLZTO隔膜在电解液亲和力、热稳定性、界面兼容性和离子传导性方面均优于商业PP隔膜。因此，采用CTP-PAN-LLZTO隔膜的LSB电池表现出优异的电化学性能，在0.5C时提供了1287.9 mAh g^-1的初始放电比容量，并在500次循环后保持905.5 mAh g^-1，是商用PP隔膜的3.1倍。在5C时547.3 mAh g^-1的良好倍率性能也表明其具有快速充电和放电的能力。因此，这项工作提出了一种新的技术，用于制造无粘结剂的有效隔膜，为LSBs的长期循环稳定性铺平道路。

图3. 对LiPSs穿梭效应的抑制研究

Interfacial Engineering of Binder-Free Janus Separator with Ultra-Thin Multifunctional Layer for Simultaneous Enhancement of Both Metallic Li Anode and Sulfur Cathode. Small 2022. DOI: 10.1002/smll.202202651

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