导读：韩国延世大学Rajkumar Patel 团队发表的综述论文，详细总结了设计和制造改性聚烯烃膜的最新进展，以及抑制多硫化物钻穿效应的效果。同时文章还讨论了包括倍率性能、放电容量、硫利用率、电解质润湿性、离子传递速率、耐高温的形变性能和结构完整性等其他优点。
 

图1 LSBs的示意图、典型充放电曲线及商用隔膜的常见改性方法。

锂硫电池(LSBs)比锂离子电池(LIBs)具有更高的理论容量、更低的成本，也更加环境友好，是最有前途的下一代电池之一。然而，LSBs中多硫化物的“穿梭效应”会导致电池性能衰减，严重阻碍了LSBs的研发进程和实际应用。

隔膜改性是调节多硫化物富集的重要手段，对此人们已经进行大量研究，并取得了可观的进展和成就。

图2 改性商业隔膜的主要LiPS排斥机制，包括离子筛分(左上)、催化转化(右上)、静电排斥(左下)和化学吸附(右下)。

基于此，人们对商业膜进行了各种物理和化学改性，通过增强离子筛分、催化转化、静电斥力和表面化学吸附等手段制备了功能改性新型隔膜（图2）。

图3 多孔结构中PS的物理约束机制示意图；隔膜的SEM及聚丙烯隔膜进行多硫化物扩散试验的照片。

图4 RMP的合成过程、多硫化物捕集机理、倍率性能、锂离子过渡态计算、不同隔膜的原位红外热成像。

图5 不同隔膜的CV曲线及恒压放电曲线、PP /石墨烯/ SrF₂示意图、多硫化物在Mo₂N(111)表面吸附能的比较、电子传递路径示意图。

图6 原位拉曼示意图及结果，使用不同隔膜循环后的锂负极SEM图及对应原理示意图。

图7 N和Co改性科琴黑对LiPS吸附的作用机制、P掺杂分层多孔碳、从蛋白和糖中合成多孔碳示意涂。

图8 不同包覆改性手段下的PP隔膜SEM图。

图9 Ce基UiO-66、CSUST-1和Ce(HCO₂)₃的合成与转化示意图、倍率性能、阻抗及时间-电流曲线、晶体和非晶态MIL-88示意图。

图10 不同隔膜的离子电导率和离子扩散系数、带有优化设计的电子传递系统的TAPP - ETTP COF结构示意图、DFT计算的CB-COF分子与各种硫的吸附能。

图11 使用V2O5改性隔膜的LSBs的原位XRD图及等高线图、CoFe₂O₄改性MWCNTs示意图。

图13 几种过渡金属碳化物结合能、理论计算结果、Li₂S沉积后Ti₂C和 Co/Ti₂C正极的SEM图及硫分布图、自放电对比及CV曲线。

图14 熔融盐法合成示意图、结合能及扩散能垒计算、Li₂S₄在Co₂B上与B、Co位点的结合能，以及Li₂S₄在Co₃O₄上的结合能。

LSBs是最有前途的下一代电池之一，可能会取代LIB在便携式技术、电动汽车和其他储能应用中的主导地位。

LSBs拥有比LIBs高5倍的理论容量，并且使用比LIB更实惠、更环保、更安全、更丰富的材料。

然而，目前的LSBs材料和设计由于低导电性、枝晶形成和多硫化物效应还不具备商业可行性。

近年来LSBs的研究进展主要是通过修饰聚合物隔膜减少LBS中的多硫化物的穿梭，这在大多数LIBs中都得到了应用。随着人们对新储能技术的需求呈指数级增长，LSBs的应用具有极其光明的未来。