AFM: 安全、简便、直接地制备聚( N-乙烯基咪唑) /聚丙烯腈纳米纤维改性隔膜，作为有效的聚硫化物屏障，用于耐久的锂硫电池

锂硫（Li-S）电池因其令人印象深刻的能量密度和硫的可负担性，作为一种前景广阔的储能解决方案而备受关注。然而，Li-S电池在实际使用中遇到了一些主要障碍，如多硫化物穿梭效应会导致容量损失和循环稳定性降低。本文通过一种简便的静电纺丝策略，构建了一种聚乙烯咪唑/聚丙烯腈（PVIMPAN）纳米纤维改性的Celgard隔膜，并将其用作Li-S电池的多硫化物屏障。PVIMPAN隔膜表面引入的缺电子咪唑基团形成了一道屏障，可防止多硫化物穿梭并延长循环寿命。此外，与商用Celgard隔膜（0.20）相比，所开发的PVIMPAN隔膜的Li+转移数显著提高，达到0.60。这种增强可归因于咪唑基团与双（三氟甲基磺酰基）亚胺阴离子之间强大的结合能，从而提高了锂的电镀和剥离性能。因此，在Li-S电池中加入PVIMPAN隔膜后，在1 C （25 °C）条件下循环500 次后，放电容量可达786.0 mAh g-1，库仑效率接近100%。相信这项工作能为金属硫电池设计合适而坚固的隔膜提供有价值的启示。

图文简介

a ) PVIM的合成示意图，PVIMPAN隔膜的静电纺丝制备，以及PVIMPAN在锂硫电池中的作用。b ) PVIMPAN、PAN和PP隔膜的数字图像。c )隔膜的FT-IR光谱和d )隔膜的XRD图谱。

a-c ) PVIMPAN，d-f ) PAN和g-i ) PP隔膜的SEM图像和横截面。

a )多硫化物通过PP、PAN和PVIMPAN隔膜在H-型电池中扩散0，0.5，3和12 h后的数字图像。b )初始结构，c )优化的结构，以及PAN和PVIMPAN与Li2S6的结合能。d ) PAN和PVIMPAN与Li2Sx ( x = 1 , 2 , 4 , 6 , 8)的结合能。

不同隔膜在KB/S|隔膜|Li纽扣电池中的电化学性能. a )循环伏安曲线，b ) 0.1 C倍率下的循环性能，c ) 0.1 C倍率下的充电/放电曲线，d )不同C倍率下的倍率性能，e )不同C倍率下的充电/放电曲线，f )不同隔膜在1 C下的长循环性能.电解液：电解液为1 m LiTFSI in DOL/DME ( 1：1 v / v )，LiNO3的质量分数为2.0 %。载硫量：2.0 mg cm-2 g )与其他文献报道的对比。

通讯作者： Yong Zheng, Yan Yan, Mingkai Liu， Ping Feng