随着电动汽车锂离子电池（LiBs）需求的快速增长，人们逐渐广泛关注其高比能量密度、低成本和可充电性能。人们普遍认为LiBs的安全性与高度易燃的隔膜和液体有机电解质密切相关，例如，聚丙烯（PP），碳酸亚乙酯（EC）和碳酸二乙酯（DEC）。目前，克服易燃物问题已经有大量的研究进展，虽然有效降低可燃性，但电池火灾风险仍然存在，特别是对于金属过量的锂金属电池。另外，这些电池是主要是传统的LiBs（LiFePO4，LiCoO2，LiMn2O4等），仍然不能满足新一代电池的高能量密度的要求。锂-硫（Li-S）电池比容量高为1675 mA h g-1，有望用于下一代储能。但是，由于多硫化物（PS）在电解质中溶解，导致充电过程中的容量快速衰减，阻碍了商业化Li-S电池的应用。实用Li-S电池的应用具有多硫化物（PS）溶解以及易燃硫和聚合物隔膜引起的严重安全问题。
近日，黑龙江大学李强教授和电子科技大学何卫东、熊杰教授在国际著名期刊Advanced Energy Materials上发表题目为“A Nonflammable and Thermotolerant SeparatorSuppresses Polysulfide Dissolution for Safe and Long-Cycle Lithium-Sulfur Batteries”的文章。在这项工作中，研究者通过电纺聚丙烯腈（PAN）和多磷酸铵（APP）制备了一种有效抑制PS溶解和高温性能的阻燃多功能锂离子电池隔膜(PAN@APP)，用于稳定安全锂-硫电池。由于APP中含有丰富的胺基和磷酸根，PAN@APP隔膜与PS有很强的结合作用，其中发挥强烈的电荷排斥力以抑制带负电的PS离子和自由基传导。此外，耐火APP在高温下确保电池的稳定性。使用PAN@APP隔膜，Li-S电池在800次循环中的容量保持率为83％。因此，这种智能聚合物隔在稳定安全电池方面表现出潜在的应用前景。
方案1.用于Li-S电池的具有热触发阻燃性能的多功能电纺隔膜的示意图。
a）在工作中，PAN@APP作为有效的多硫化物限制剂。
b，c）热触发后，APP会熔化并覆盖电池表面隔绝空气和热量。
图1.
a）PAN（顶部）和APP（底部）的化学结构。
b）APP上Li2Sx的示意图，以及APP和Li-S复合材料的结合能(Li2S8，Li2S6，Li2S4，Li2S3，Li2S2和Li2S)。
c）PAN@APP选定区域中的C，N和P的元素分布图。
d，e）PAN @ APP膜SEM和横截面的图像。 插图显示了PAN@APP隔膜的数码照片。
f-h）PP，PAN和PAN @ APP隔膜使用双L的渗透装置的渗透实验。
图2.
a）PP，PAN和PAN@APP隔膜的阻燃性能。
b）不同隔膜的燃烧时间长度。
c-e）燃烧前后S-PP，S-PAN和S-PAN @ APP的宽扫XPS光谱。
图3.
a）PP，PAN和PAN@APP隔膜的平均热分析图。
b）PP，PAN和PAN @ APP隔膜在不同的温度下Li-S电池循环性能。
c）不同电池在120°C下的自放电行为。
d）75°C时不同电池的长循环容量。
图4.
a）在0.1 mV s-1下PAN@APP隔膜的CV曲线。
b）在0.2-2C之间用PAN@APP隔膜对电池进行充电/放电。
c）PAN@APP倍率率性能。
d）以PP，PAN和PAN @ APP为隔膜的电池在1C下的循环性能和库伦效率。
e）8000次循环的长期循环稳定性。
f）具有的PAN @ APP隔膜的充电/放电曲线。
g）高硫负载量（6mgS cm-2）时，PAN @ APP隔膜在0.51（0.05 C）至2.01 mA cm-2（0.2 C）的电流密度下的循环稳定性。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.201802441
