基于锂、钠、钾负极和硫基正极的碱金属电池因其理论能量高和潜在的成本效益而被认为是极有前景的下一代储能技术。然而，金属−硫电池仍然受到几个因素的挑战，包括多硫化物（PSs）的溶解，正极缓慢的硫氧化还原动力学，以及不可控的负极金属枝晶生长。功能隔膜和中间层是弥补这些缺陷的一种新策略。

近日，得克萨斯大学奥斯汀分校Hongchang Hao，David Mitlin对用于正极和负极保护的隔膜/中间层的最新技术进行了总结，包括Li−S和新兴的Na−S和K−S电池。

文章要点

1）作者提出了改善电化学性能的方法包括：i）固定化多硫化物（正极）；ii）催化硫氧化还原动力学（正极）；iii）引入保护层作为人造固体电解质界面（SEI）（负极）；iv）以及综合改善电解质润湿和离子通量的均化（负极和正极）。虽然Li−S的研究进展比较成熟，但Na−S和K−S的进展较小，这是由于正极上的氧化还原化学更具挑战性和阳极上的电化学不稳定性增加所致。

2）作者对基于金属−硒和金属−硒硫化物的新兴碱金属系统的功能隔膜进行了总结。然后将重点转移到金属−硫固态电池(SSBs)中用于稳定固态电解液(SSE)的中间层和人造SEI/正极电解液界面层。SSEs主要集中在基于Li和Na基氧化物和硫化物的无机电解质上，但也涉及到一些具有无机基质和少数聚合物相的杂化体系。

3）作者最后总结了新兴的光谱学和先进的电子显微镜（例如，冷冻电镜（cryo-TEM）和低温聚焦离子束（cryo-FIB）），用于分析功能隔膜结构−电池电化学性能的相互关系。此外，指出了仍未解决的科学和技术问题，同时为其未来的研究主题提供了一些建议。

参考文献

Hongchang Hao, et al, Review of Multifunctional Separators: Stabilizing the Cathode and the Anode for Alkali (Li, Na, and K) Metal−Sulfur and Selenium Batteries, Chem. Rev., 2022

DOI: 10.1021/acs.chemrev.1c00838

https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.1c00838