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鋰枝晶生長(zhǎng)和硫正極性能不理想是制約鋰硫電池（LSBs）實(shí)際應(yīng)用的兩大核心問題。

北京大學(xué)郭少軍等提出了一種通過界面工程策略實(shí)現(xiàn)的Janus隔膜的一體化設(shè)計(jì)概念，以提高LSBs的性能。

圖1 采用不同隔膜的LSBs中正負(fù)極的結(jié)構(gòu)演變

在負(fù)極/隔膜的界面處，薄的功能化復(fù)合層含有高彈性模量和高導(dǎo)熱性的氮化硼納米片和氧基接枝的纖維素納米纖維（BNNs@CNFs），可有效避免“熱點(diǎn)”形成，使鋰離子通量均勻化，并抑制枝晶生長(zhǎng)。

同時(shí)，在隔膜和正極之間的界面處，還原氧化石墨烯（rGO@Ru SAs）表面高密度均勻暴露的Ru單原子可以“捕獲”多硫化物并顯著降低活化能以提高其轉(zhuǎn)化動(dòng)力學(xué)。

圖2 Janus隔膜的制備和表征

因此，LSBs在5 C下顯示出460 mAh g^-1的高容量和超穩(wěn)定的循環(huán)性能，在800次循環(huán)中每循環(huán)具有0.046%的超低容量衰減率。為進(jìn)一步證明所設(shè)計(jì)Janus隔膜的實(shí)用前景，采用該Janus隔膜組裝的Li-S軟包電池可提供310.2 Wh kg^-1的電池級(jí)能量密度。

這項(xiàng)研究提供了一種有前景的策略，可以同時(shí)解決LSBs中鋰金屬負(fù)極和硫正極所面臨的挑戰(zhàn)。

圖3 采用不同隔膜的LSBs的儲(chǔ)能性能

Two Birds with One Stone: Interfacial Engineering of Multifunctional Janus Separator for Lithium-Sulfur Batteries. Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202107638

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北大郭少軍AM：功能化隔膜同時(shí)解決鋰硫電池正負(fù)極問題！

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