负PO₃仿生离子传输通道

500圈衰减仅0.038%

在混合四唑框架中构建分子级负电荷PO₃修饰的一维定向锂离子通道，同时抑制多硫化物穿梭并促进锂离子传输，实现高载量与长循环。

黄文欢 · Shun, Wang · Xuehan, Hou · 张亚楠 · Zhang, Xingxing · Zhao, Yaoxiao · Jin, Xilang · Zhang, Huabin · 王飞 · 张健

Science China Chemistry 2025

参数信息

初始比容量

1410.9 mAh g⁻¹

平均每圈容量衰减率

0.038 %

高硫载正极比容量

862 mAh g⁻¹

高硫载正极比容量

542 mAh g⁻¹

高硫载正极比容量

409 mAh g⁻¹

冲压电池比容量

873.4 mAh g⁻¹

50次循环容量保持率

78.9 %

技术优势

抑制多硫化物穿梭

分子级负电荷PO₃对多硫化物具有更高的结合能并抑制其扩散，从根源上减少活性物质损失。

促进锂离子传输

一维定向锂离子通道为Li⁺提供快速传输路径，降低界面阻抗，支撑高倍率性能。

适应高硫载量

在高硫载正极（最高5.0 mg cm⁻²）下仍保持可观容量，接近实用化要求。

工艺简单可放大

在聚丙烯隔膜表面直接修饰，条件温和，适合批量制备。

应用场景

• 锂硫电池：用负电PO₃通道隔膜抑制多硫化物穿梭，提升循环寿命。
• 高比能电池：高硫载量下仍保持高容量，助Li-S接近理论能量密度。
• 电池隔膜：作为Janus隔膜直接替换常规聚丙烯隔膜，无需额外系统改动。
• 电池集成：冲压电池验证了该隔膜在实用器件中的可行性。