鋰硫電池因具有高理論比容量（1675 mA·h/g）和能量密度（2600 Wh/kg）等優點，得到了學術界和工業界的極大關注。然而，聚硫化物（Li₂Sn, 4 ≤ n ≤ 8）穿梭嚴重和硫導電性差等問題嚴重制約了鋰硫電池的實際應用。
　　目前，針對上述問題研究者們已經采取了諸多措施，例如硫復合電極等。近年研究表明，隔膜對電池性能具有重要影響，包括抑制穿梭、枝晶再生、界面穩定性和安全性等。
　　最近，中國科學院蘭州化學物理研究所張俊平研究員團隊首次報道了一種黏土礦物超親電解液鋰電池隔膜。鋰皂石含有豐富的O活性位點和Li⁺，還具有獨特的片層結構和較大比表面。鋰皂石首次被應用到鋰硫電池中，用于抑制聚硫化物穿梭，并提高隔膜的Li⁺電導率。
 

　　研究表明，該黏土礦物超親電解液隔膜對聚硫化物穿梭具有明顯的抑制作用，同時具有較高的Li⁺電導率、快速的Li⁺轉移、超親電解液性和較高的熱穩定性。將其應用于鋰硫電池時，在循環穩定性、倍率性能和抑制自放電等方面均表現優異。聚硫化物穿梭抑制機理研究表明，聚硫化物與黏土礦物的O活性位點之間通過形成Li—S鍵和Li…O鍵，從而使聚硫化物的穿梭得到有效抑制。相對于文獻報道，黏土礦物超親電解液鋰電池隔膜在鋰硫電池中具有明顯優越性。
 

　　此外，該隔膜具有較好的普適性，可通過簡單的涂覆法制備，在LiFePO₄和鋰硫電池中均表現出了優異的性能。
　　鋰皂石，屬于蒙皂石族的一種礦物，即一種層狀三八面體硅酸鹽類礦物，其凝膠性能優越，在各種分散相中呈現出良好的觸變性、增稠性、懸浮性、化學穩定性、交換性、吸附性、衛生安全等性能，被廣泛應用于料、化妝品、醫藥、增稠劑、分散劑、懸浮劑、煙霧劑、乳膠穩定劑、橡膠膠乳等等領域，具有較高的經濟利益價值。
　　但鋰皂石儲量有限，全球目前探明的鋰皂石礦產資源只有少量在我國的新疆地區和美國的漢克托地區。而人工合成方法中，水熱法是目前合成鋰皂石的主要方法。
 

技術咨詢和交流：18701083278（微信同號）

 
來源：中國科學院
編輯整理：粉體技術網