鋰硫電池有望推動(dòng)儲(chǔ)能領(lǐng)域的改革。隔膜上的改性功能中間層已被認(rèn)為是提高電池性能的有效方法，主要集中在對(duì)多硫化鋰的捕獲和催化作用，而沒(méi)有仔細(xì)考慮跨層的傳質(zhì)性能。

在此，電子科技大學(xué)熊杰教授、王顯福研究員及胡音副研究員等人設(shè)計(jì)了由鋰離子插入的ZIF-67 (Li-MOF) 層和聚丙烯 (PP) 隔膜上的還原氧化石墨烯 (RGO) 層組成的層壓功能層(Li-MOF/RGO)，以構(gòu)建高倍率性能鋰硫電池。

采用LiTFSI直接處理MOF，有利于純化和實(shí)際生產(chǎn)。Li-MOF不僅可以有效阻擋LiPSs的穿梭，而且還允許Li⁺ 自由通過(guò)，從而確?？鐚拥目焖賯髻|(zhì)性能。

圖2. 具有功能層的鋰硫電池的電化學(xué)性能

此外，Li-MOF層頂部的RGO可以作為上部集流體，利用Li-MOF捕獲LiPS從而提高活性材料的利用率。原位拉曼研究表明，Li-MOF層中促進(jìn)的離子傳輸對(duì)于減少極化和增加傳質(zhì)至關(guān)重要。

因此，具有Li-MOF層的Li-S電池在0.2 C時(shí)實(shí)現(xiàn)1374 mAh g^-1高比容量，2 C下仍可提供742 mAh g^-1的比容量，且在1 C下600 次循環(huán)中實(shí)現(xiàn)每個(gè)循環(huán)0.089% 的低衰減率，顯示出高倍率Li-S電池的巨大潛力。

圖2. 原位拉曼研究

Ion-Inserted Metal-Organic Frameworks Accelerate the Mass Transfer Kinetics in Lithium-Sulfur Batteries, Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202104367