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謝琎/姜珊Nano Letters：基于多孔有機(jī)籠的離子篩選擇性抑制穿梭效應(yīng)！

具有有效離子篩分能力的薄膜在能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換設(shè)備（包括電池和燃料電池）中是非常需要的。然而，為此目的設(shè)計(jì)和制造具有成本效益且易于加工的超薄膜仍然具有挑戰(zhàn)性。

上?？萍即髮W(xué)謝琎、姜珊等報(bào)告了一種為鋰硫電池設(shè)計(jì)的基于多孔有機(jī)籠(POC)的離子篩，用作商業(yè)隔膜上的超薄涂層（300 nm），以選擇性地篩分Li⁺，同時(shí)阻擋多硫化物。

圖1. 材料制備及表征

POCs用作鋰硫電池隔膜的功能性涂層是有前景的，因?yàn)榭梢詫?duì)孔進(jìn)行綜合調(diào)整以進(jìn)行選擇性離子傳輸，并為化學(xué)吸收提供適當(dāng)?shù)墓倌軋F(tuán)。用于形成薄膜的POCs的溶液加工性消除了對(duì)粘結(jié)劑的需求并減少了功能材料之間的間隙。薄膜厚度的減小避免了將過多的電解液和額外的重量帶入電池系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)總能量密度的犧牲最小。

圖2. CC3/PP隔膜的多硫化物滲透實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)顯示，POC薄膜改性的隔膜使電池具有良好的循環(huán)性能和倍率能力，基于CC3/PP隔膜的鋰硫電池在1C下的 500次循環(huán)中具有每循環(huán)約0.04%的低容量衰減率，并且在1C和2C時(shí)分別表現(xiàn)出773.2和673.4 mAh g^?1的高倍率容量。這種由多孔籠分子溶液制成的功能性多孔涂層將在為高能量密度和長周期儲(chǔ)能裝置制備新型隔膜方面具有令人振奮的前景。

圖3. 鋰硫電池電化學(xué)性能

An Ultrathin Functional Layer Based on Porous Organic Cages for Selective Ion Sieving and Lithium–Sulfur Batteries. Nano Letters 2022. DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c04838

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