金属锂电池被认为是一种很有前途的高能量密度储能候选电池技术。但锂的还原性强，与锂硫（Li-S）电池中的多硫化锂等接触时反应性高，造成严重的“穿梭效应”和较低的库仑效率。

近日，清华大学张强教授报道了一种由端氨丙基聚二甲基硅氧烷通过直接反应在金属锂表面形成的选择性渗透界面。

文章要点

1）研究发现，熵驱动的高分子链的有序组织减小了聚合物的自由体积，在较强的空间位阻下选择性地阻挡了较大的多硫化物，但允许Li⁺通过。

2）实验结果显示，在电解液中不添加硝酸锂钝化剂的情况下，Li-S电池的穿梭电流降低了90%，库仑效率从82%提高到91%。研究人员确定了合适的接枝密度是聚合物保护层通过筛分效应实现选择性离子渗透的关键。

3）在实用型软包电池中，具有离子选择性渗透的中间相有效地延长了锂和电解液有限、高负荷硫正极的Li-S电池的寿命达到75次，库仑效率高达99%。

这项工作提供了一种通过适当的化学修饰，通过聚合物链的有序组织来选择性封闭多硫化物的有效途径。同时也为工作中的电池中设计可保护高活性碱金属负极的聚合物界面结构提供了新的思路。

参考文献

Peng-Yu Chen, et al, Selective Permeable Lithium-ion Channels on Lithium Metal for Practical Lithium–Sulfur Pouch Cells, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202101958

https://doi.org/10.1002/anie.202101958