仿生超薄纤维素复合隔膜：解决锂硫电池穿梭效应与枝晶难题的高性能策略

为解决锂硫电池中多硫化物穿梭和锂枝晶生长导致的容量衰减问题，研究人员开发了一种具有高离子选择性和渗透性的超薄纤维素复合隔膜CF@ICOF。该仿生隔膜实现了275.97的Li+/S62?选择性和2.186 mS cm?1的锂离子通量，使电池在800次循环后每圈容量衰减仅0.047%，在高硫负载（11.12 mg cm?2）和贫电解液（3.5 μL mg?1）条件下仍保持92.73%容量，展现出440.98 Wh kg?1的高能量密度，为下一代储能系统提供新方案。

　　

受生物离子通道选择性启发，研究人员通过壳聚糖（CS）与纤维素纤维（CF）的相容性及共价有机框架（COF）的定向自组装，开发出具有（100）晶面择优取向的超薄（8 μm）仿生纤维素复合隔膜CF@ICOF。该隔膜展现出卓越的锂离子传导能力（2.186 mS cm^?1）和极高的锂离子/多硫化物（Li⁺/S₆^2?）选择性（275.97），可同步抑制多硫化物（LiPSs）穿梭效应和锂枝晶生长。基于该隔膜的锂硫电池表现出超稳定循环性能：在0.5C倍率下经过800次循环后，每周期容量衰减率仅为0.047%；即使在高硫载量（11.12 mg cm^?2）和贫电解液条件（3.5 μL mg^?1）下，200次循环后仍保持92.73%的容量。此外，柔性软包电池成功集成于可穿戴显示系统，同步实现440.98 Wh kg^?1的高能量密度和优异稳定性，为推动下一代高能量密度储能系统的发展提供了创新性解决方案。