聚丙烯腈助力锂硫电池，复合隔膜实现高效阻隔多硫化物

第一作者：林陈晓、Ping Feng

通讯作者：Ping Feng*，郑勇*, 闫岩*, 刘明凯*

单位：宁波工程学院，三峡大学，安徽工业大学

锂硫电池因其高能量密度（2600 Wh kg⁻¹）和硫的经济可行性而受到广泛关注，但在实际应用中面临诸多挑战。硫相关物质的绝缘特性可能导致硫利用率低和反应动力学缓慢。此外，多硫化物（在电解液中溶解，可能穿透隔膜并在负极表面形成钝化层，导致不可逆的硫损失、容量快速衰减和库仑效率降低。传统的非极性隔膜难以有效抑制多硫化物的穿梭效应，且现有的改性方法如功能涂层和中间层的制造工艺复杂且成本较高，限制了其大规模应用。

近日，来自宁波工程学院的林陈晓博士、Ping Feng，三峡大学郑勇博士与安徽工业大学闫岩教授、刘明凯教授合作，在国际知名期刊Advanced Functional Materials上发表题为“Safe, Facile, and Straightforward Fabrication of Poly(N−vinyl imidazole)/polyacrylonitrile Nanofiber Modified Separator as Efficient Polysulfide Barrier toward Durable Lithium−Sulfur Batteries”的研究性论文。该研究开发了一种新型改性隔膜，通过静电纺法在PP隔膜上制备聚（N-乙烯基咪唑）（PVIM）与聚丙烯腈（PAN）复合纳米纤维涂层。

PVIM中的极性咪唑基团能够有效捕获多硫化物和TFSI⁻阴离子，阻止多硫化物的扩散，从而提升锂离子迁移数；PAN则提供了优异的机械强度，增强了复合隔膜的整体结构稳定性。实验结果表明，该改性隔膜显著提升了锂硫电池的电化学性能和循环寿命，为解决锂硫电池多硫化物穿梭效应提供了一种高效、简便且经济的策略，展示了PVIM在液态电解液锂硫电池应用中的巨大潜力。

郑勇：博士，三峡大学硕士生导师。2021年博士毕业于东华大学，同年12月入职三峡大学。研究方向为共价有机聚合物及其复合材料的微纳结构设计与光/电催化应用研究、柔性可穿戴锌-空气电池固态电解质的设计与应用研究，主持国家自然科学基金青年项目1项，湖北省自然科学青年基金1项，参与国家自然科学基金面上项目1项，湖北省教育厅项目2项。以通讯/第一作者在Adv. Mater., Adv. Funct. Mater., Appli. Catal. B-Environ., Small等国际学术期刊上发表SCI论文20篇，被引1400余次，H指数20。担任Energy Lab期刊青年编委。

刘明凯：博士，教授，博士生导师，学术带头人，安徽省杰青。目前，主要围绕新能源分子催化转化的关键步骤和科学问题展开研究工作。迄今为止，以第一/通讯作者在PNAS(2), Nat. Commun.(3), Angew. Chem. Int. Ed.(2), Adv. Funct. Mater.(3), Nano Lett.(2)等期刊发表学术论文50篇，入选2023年安徽省杰青、2018年江苏省双创人才计划、2021年英国皇家学会材料化学领域“Emerging Investigator”。主持国家自然科学基金2项，其他省市级和横向课题多项，申请发明专利10件，论文他引3000余次。担任eScience,Materials Today Energy, Nano Energy, Nano Research, Green Carbon等期刊青年编委。