在亞納米尺度上選擇性地調節離子遷移是攔截多硫化物穿梭和抑制鋰枝晶對于鋰硫電池的重要方法；但最先進的方法缺乏從Li+-PS離子對中選擇性分離Li+離子的能力。
在此，受生物離子通道選擇性的啟發，中國科學院北京納米能源與系統研究所Xiong Pu，Wenjie Mai，Jiang He構建了一種單離子篩分膜，通過協同堆疊氧化石墨烯(GO)亞1納米通道的尺寸效應與其間帶負電的聚多巴胺(PDA)分子的電荷效應，允許Li+離子的高度選擇性遷移。
文章要點
1）除了精確調整通道尺寸外，PDA還被證明可以促進Li+離子的去溶化，擴大Li+和PS之間的遷移能壘，從而提高Li+離子的選擇性。此外，PDA分子和GO納米片之間的強共價鍵固定了通道尺寸，確保了有機電解質中出色的抗腫脹穩定性。
2）考慮到超薄厚度（60納米），引入的不活躍重量可忽略不計，超越了以前的報告。結合這些優點， Li||Li電池中實現了無枝晶鋰沉積/剝離，具有4800小時的超長期可逆性，在Li||S軟包電池中實現了超過400次循環的出色循環能力，能量密度為378 Wh/kg。
仿生亞納米級離子篩分膜為精確調節各種電池中的離子傳輸開辟了一條途徑。
參考文獻
Rongrong Li, et al, Ultrathin single-ion sieving membrane with sub-1-nm channels for suppressing Li dendrite and polysulfide shuttling, Energy Environ. Sci., 2024,
DOI: 10.1039/D4EE02038C
