厦大方晓亮Small：三明治结构双功能隔膜助力稳定的室温钠硫电池

室温钠硫（RT-Na-S）电池因其高理论能量密度和低成本而受到越来越多的关注。然而，传统采用玻璃纤维（GF）隔膜组装的RT-Na-S电池仍然受到多硫化物穿梭效应和钠枝晶生长的阻碍，这限制了电池的容量和循环稳定性。

厦门大学方晓亮等提出了一种简便的双面涂层路线，用于改性商业聚烯烃隔膜，以构建高性能RT-Na-S电池。

图1 MXene@C/PP/MXene@C隔膜的制备

只需用氮掺杂多孔碳涂层MXene(MXene@C)纳米片对商用PP隔膜进行改性，所得的夹层结构MXene@C/PP/MXene@C膜就可以作为双功能隔膜来改善硫正极和钠金属负极（SMA）的电化学性能。值得注意的是，PP隔膜上的轻质MXene@C涂层（单面约为0.1 mg cm^-2）具有以下优点：

(i) MXene@C纳米片与Na-S电池电解液具有亲和力，这提高了电解液对隔膜孔通道的渗透性；

(ii)导电的MXene@C涂层可用作正极和负极的上集流体，这使得隔膜能够调节钠沉积行为并提高SMA的稳定性；

(iii) MXene@C纳米片在PP表面上紧密堆叠在一起，可形成阻止多硫化钠迁移的物理屏障；(iv)对于朝向正极的MXene@C涂层，多孔碳壳可以捕获多硫化钠，内部的MXene纳米片能够加速多硫化钠的转化，因此可以提高硫正极的硫利用率和稳定性。

图2 半电池性能

得益于这些特性，采用三明治结构MXene@C/PP/MXene@C隔膜所制备的RT-Na-S电池表现出显著提高的容量（0.2 C时为1159 mAh g^-1）和出色的循环性能（0.5 C下经过650次循环后容量保持率为95.8%）。作者相信这种MXene@C改性的隔膜在其他能量密集的电池系统中也具有巨大的潜力，例如Li-S和Na-Se电池。

图3 全电池性能

Robust Room-Temperature Sodium-Sulfur Batteries Enabled by a Sandwich-Structured MXene@C/Polyolefin/MXene@C Dual-functional Separator. Small 2022. DOI: 10.1002/smll.202106983

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