具有层次状孔隙结构的酸蚀蛇纹石隔膜，以及兼具双重功能的聚硫化物调节机制，用于高性能锂硫电池

《Journal of Materials Chemistry A》：Acid-etched serpentine separator with hierarchical porosity and dual-functional polysulfide regulation for high-performance lithium–sulfur batteries

本研究采用酸蚀处理的天然蛇纹石作为隔膜涂层材料，通过去除镁元素重构二氧化硅骨架，形成多孔结构并暴露活性位点，有效抑制多硫化物穿梭效应，提升锂硫电池初始容量至1141 mAh/g，循环100次后容量保持729 mAh/g，且具备良好的倍率性能和容量恢复能力。

　　

在这项研究中，我们提出使用天然粘土矿物蛇纹石作为功能化的隔膜涂层材料，以解决锂硫电池中的多硫化物穿梭效应和界面动力学滞后问题。通过酸蚀作用选择性地去除镁元素，蛇纹石中的二氧化硅-氧骨架被重构为层状多孔结构，其表面暴露出丰富的Si–O^?/Si–OH^?活性位点。在6 M盐酸的最佳酸蚀条件下，所得到的蛇纹石6 M-Srp作为隔膜涂层材料，在化学吸附和催化的协同作用下，能够显著提高多硫化物的锚定能力，其Li₂S沉积容量达到123 mAh g^?1，并且与PP隔膜相比，氧化还原峰极化电压降低了17.8%。实验还证实，6 M-Srp的层状孔结构缩短了离子扩散路径，从而协同优化了界面电荷转移，提高了锂离子的扩散系数。循环测试表明，使用6 M盐酸处理过的蛇纹石作为隔膜的锂硫电池在0.2C放电速率下具有1141 mAh g^?1的初始比容量，并且在100次循环后仍能保持729 mAh g^?1的稳定比容量。此外，倍率测试显示该电池在1C的高电流密度下仍能保持577 mAh g^?1的比容量。值得注意的是，当电流密度降至0.2C时，比容量有效恢复到668 mAh g^?1，体现了其稳定性和韧性。这项工作为锂硫电池的实际应用提供了一种低成本、高稳定性的隔膜改性策略。