DOI: 10.1039/x0xx00000x
锂硫电池具有理论容量大、能量密度高等优点，被认为是一种很有前途的储能材料。此外，高重量能量密度使得锂硫电池更适合作为高空无人机和航天飞行器等设备的电源。对于这些应用，电池应具有较低的自放电和较宽的温度范围。在本文中，吉林大学张冬教授团队将碳纳米管纳米纤维引入到锂硫电池中作为柔性夹层，通过物理抑制、化学吸附和转化促进协同作用，减少穿梭效应和加速反应动力学。电池的自放电明显减弱。在20个循环后的150小时内，电压保持在2.37 V。对于2 mg cm-2的硫含量，在室温下，以1 C循环400次，硫容量可达714 mAh g-1。此外，电池的工作温度变宽。在55℃和0℃下，以0.5 C循环100次后，容量分别稳定在894 mAh g-1和853 mAh g-1。这项工作引起了对于锂硫电池在极端环境中应用的广泛研究兴趣。
图1（a）MnS/CNFs和CNFs夹层的合成示意图。（b）抑制多硫化物扩散的不同夹层的示意图。
图2（a）分别为MnS/CNFs和CNFs夹层的XRD图谱和（b）拉曼光谱。（c）CNFs夹层和（d）MnS/CNFs夹层的SEM图像。（e）MnS/CNFs夹层的TEM图像。插图是MnS的晶格分辨HRTEM图像。（f）MnS/CNFs夹层的STEM图像和（g）C、（h）Mg和（i）S的元素图。
图3（a）带有PP隔离层、CNFs和MnS/CNFs夹层的电池在1.7至2.8 V电压范围内的恒电流充放电曲线和（b）CV曲线。（c）在Li2S6电解质中具有CNFs和MnS/CNFs夹层的对称电池的CV曲线。（d）具有不同夹层的电池以0.5 C从最初和中断后的循环性能。（e）静置150小时后，电池的开路电压曲线。（f）带有PP分离器、CNFs和MnS/CNFs夹层的电池的速率性能。（g）具有PP分离器、CNFs和MnS/CNFs夹层的电池以1 C循环400次的循环性能。
图4（a）放置有CNFs和MnS/CNFs夹层的Li2S6溶液的照片和（b）紫外-可见光谱。（c）放电前和（d）放电后的MnS/CNFs夹层的高分辨率Mn 2p XPS光谱。
图5.(a)无夹层、(b)具有CNFs和(C)MnS/CNFs夹层的电池内PP分离器的照片。(D)循环后CNFs夹层的STEM图像(插图显示S元素图)。(E)旋转后MNS/CNFs夹层的STEM图像(插图显示S元素图)。(F)具有CNFs夹层和(G)MnS/CNFs夹层电池锂阳极的SEM图像。
图6（a）具有MnS/CNFs夹层和CNFs夹层的电池在55℃下，以0.5 C的充放电电压曲线和（b）循环性能。（c）具有MnS/CNFs夹层和CNFs夹层的电池在25℃下，以0.5 C的循环性能。（d）具有MnS/CNFs夹层和CNFs夹层的电池在0℃下，以0.5 C的充放电电压曲线和（e）循环性能。（f）100个循环后，在不同温度下具有不同夹层的电池的容量比较直方图。
