鋰金屬是下一代高能量密度電池最有前景的負(fù)極之一。然而，鋰金屬負(fù)極（LMAs）的實(shí)際應(yīng)用卻受到無法控制的固體電解質(zhì)界面（SEI）形成和有害的鋰枝晶生長的阻礙。

圖1 制備工藝及表征

北京航空航天大學(xué)宮勇吉等利用精心設(shè)計(jì)的 SnS2 納米薄片涂層對商用聚丙烯（PP）隔膜進(jìn)行改性（稱為 SnS2@PP），以解決上述問題。一方面，SnS₂是一種常用于儲能的材料，其價(jià)格較低（0.267美元/千克），具有優(yōu)異的空氣穩(wěn)定性，當(dāng)與PVDF粘結(jié)劑、NMP溶劑混成漿料時(shí)在隔膜上具有良好的潤濕性，因此大規(guī)模制備SnS₂改性隔膜極具潛力。

另一方面，二維SnS₂納米片有利于構(gòu)建均勻且超薄的人工SEI，鋰金屬會與SnS₂涂層自發(fā)反應(yīng)，形成由Li₅Sn₂和Li₇Sn₂相組成的人工SEI 層，這些相具有較高的鋰離子擴(kuò)散速率和較好的鋰親和性。

此外，電子絕緣/離子導(dǎo)電的Li₂S相則可以在SEI/Li界面起到阻擋電子的作用，這些原位生成的界面相不僅能確?？焖俚腖i⁺通量和均勻的鋰沉積，還能有效抑制LMAs與電解液之間的副反應(yīng)。

圖2 對鋰金屬負(fù)極的保護(hù)

因此，鋰||鋰對稱電池在1 mA cm^-2和1 mAh cm^-2的條件下可實(shí)現(xiàn)超過2700小時(shí)的穩(wěn)定循環(huán)。另外，值得注意的是，SnS2@PP可使鋰||磷酸鐵鋰紐扣電池在2C下循環(huán)超過600次后容量保持率達(dá)到～80%；并使在鋰||磷酸鐵鋰軟包電池在高正極負(fù)載（13 mg cm^-2）、超薄鋰箔（50 μm）和貧電解液（2.8 g Ah^-1）條件下，在0.3 C下循環(huán)超過110次后容量保持率達(dá)到～97%。

因此，這項(xiàng)工作為利用簡單的制備方法和可擴(kuò)展的工藝制造新型商用隔膜提供了更多啟示。

圖3 鋰||磷酸鐵鋰全電池性能

A functional SnS2-engineered separator for durable and practical lithium metal battery. Energy Storage Materials 2023. DOI: 10.1016/j.ensm.2023.102900