用于锂硫电池的超薄MnO2纳米片涂层多功能隔膜，表现出高稳定性

《ChemSusChem》：Ultrathin MnO2 Nanosheets Coated Multifunctional Separator for Lithium–Sulfur Batteries Showing High Stability

　　

摘要

在Li–S电池中，溶解的多硫化物在正极之间的迁移以及锂枝晶在负极上的生长导致了严重的容量损失和安全风险，从而阻碍了其实际应用。为了解决这些问题，我们制备了一种多功能隔膜，该隔膜使用了具有丰富暴露活性位点的超薄MnO₂纳米片，这使得多硫化物能够被高效吸附并发生催化转化。此外，MnO₂的亲锂性质使得Li⁺在界面上的流动更加均匀，从而提高了Li⁺的导电性并加快了其在改性隔膜中的扩散速度，有效抑制了锂枝晶的生长。由于MnO₂涂层非常薄（每侧约1微米，质量仅为0.04毫克/平方厘米），与使用高质量涂层的隔膜相比，这种改性聚丙烯（PP）隔膜显著提高了电池的能量密度。结果表明，使用MnO₂纳米片改性的Li–S电池在2摄氏度下经过500次循环后，容量仅下降了0.07%。即使在高硫负载（4.6毫克/平方厘米）和低E/S比（8微升/毫克）的条件下，该电池在0.5摄氏度下的容量仍能达到748.7毫安时/克。这项工作为高能量密度Li–S电池中多功能隔膜的设计提供了宝贵的见解。

图形摘要

MnO₂纳米片的简便制备使其能够作为PP隔膜的改性涂层，形成超薄且坚固的涂层，适用于高性能Li–S电池。这种超薄的MnO₂改性涂层提供了丰富的化学吸附/催化位点，促进了Li⁺的均匀扩散和传输，从而有效抑制了多硫化物的迁移和锂枝晶的生长。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

本研究的支持数据可在本文的补充材料中找到。