Abstract A novel ion-permselective separator comprised the top layer of LiX zeolite membrane and the support layer of commercial Celgard membrane, namely LiX@Celgard, was prepared and employed for the first time in Li–S battery. The LiX zeolite membrane was obtained via the in situ hydrothermal synthesis of NaX zeolite over the X-type zeolite-seeded Celgard membrane and the subsequent Li+ ion-exchange. The characterizations of LiX/Celgard separator by means of XRD, SEM, EDS and XPS showed that a continuous and compact layer of LiX zeolite crystals, with a thickness of ca. 6 μm, has been tightly grafted over the surface of Celgard support. The LiX@Celgard separator was proved to possess an improved electrolyte wettability and high efficiency for inhibiting the penetration of polysulfide (PSs). The electrochemical performance determination indicated that the Li-ion conductivity, diffusion coefficient and transference number were all larger for the battery basing on the LiX/Celgard separator than for that basing on the pristine Celgard separator. The above superior properties of LiX/Celgard separator restrained significantly the shuttle of PSs and improved obviously the efficiency in the utilization of sulfur. At a C-rate of 0.2 C, a specific capacity of ca. 1083 mAh/g, with a capacity retention of 70% after 400 cycles, had been achieved for the Li–S battery employing the LiX/Celgard separator. The strategy adopted in this work can be an enlightenment for the development of ion-selective membranes used in rechargeable battery and other energy storage field.

中文翻译：

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Celgard负载的LiX沸石膜作为锂硫电池中的离子选择性渗透隔膜

摘要 制备了一种新型离子选择性渗透隔膜，该隔膜由 LiX 沸石膜的顶层和商业 Celgard 膜的支撑层组成，即 LiX@Celgard，首次用于 Li-S 电池。LiX 沸石膜是通过 NaX 沸石在 X 型沸石种子 Celgard 膜上原位水热合成和随后的 Li+ 离子交换获得的。通过 XRD、SEM、EDS 和 XPS 对 LiX/Celgard 隔膜的表征表明，LiX 沸石晶体的连续致密层，厚度约为 6 μm，已紧密接枝在 Celgard 支架的表面。LiX@Celgard 隔膜被证明具有改进的电解质润湿性和抑制多硫化物（PSs）渗透的高效率。电化学性能测定表明，基于 LiX/Celgard 隔膜的电池的锂离子电导率、扩散系数和转移数均大于基于原始 Celgard 隔膜的电池。LiX/Celgard隔膜的上述优越性能显着抑制了PSs的穿梭，显着提高了硫的利用效率。在 0.2 C 的 C 倍率下，约的比容量。采用 LiX/Celgard 隔膜的 Li-S 电池达到 1083 mAh/g，400 次循环后容量保持率为 70%。这项工作中采用的策略可以为用于可充电电池和其他储能领域的离子选择性膜的发展提供启示。基于 LiX/Celgard 隔膜的电池的扩散系数和转移数都大于基于原始 Celgard 隔膜的电池。LiX/Celgard隔膜的上述优越性能显着抑制了PSs的穿梭，显着提高了硫的利用效率。在 0.2 C 的 C 倍率下，约的比容量。采用 LiX/Celgard 隔膜的 Li-S 电池达到 1083 mAh/g，400 次循环后容量保持率为 70%。这项工作中采用的策略可以为用于可充电电池和其他储能领域的离子选择性膜的发展提供启示。基于 LiX/Celgard 隔膜的电池的扩散系数和转移数都大于基于原始 Celgard 隔膜的电池。LiX/Celgard隔膜的上述优越性能显着抑制了PSs的穿梭，显着提高了硫的利用效率。在 0.2 C 的 C 倍率下，约的比容量。采用 LiX/Celgard 隔膜的 Li-S 电池达到 1083 mAh/g，400 次循环后容量保持率为 70%。这项工作中采用的策略可以为用于可充电电池和其他储能领域的离子选择性膜的发展提供启示。LiX/Celgard隔膜的上述优越性能显着抑制了PSs的穿梭，显着提高了硫的利用效率。在 0.2 C 的 C 倍率下，比容量约为。采用 LiX/Celgard 隔膜的 Li-S 电池已达到 1083 mAh/g，400 次循环后容量保持率为 70%。这项工作中采用的策略可以为用于可充电电池和其他储能领域的离子选择性膜的发展提供启示。LiX/Celgard隔膜的上述优越性能显着抑制了PSs的穿梭，显着提高了硫的利用效率。在 0.2 C 的 C 倍率下，约的比容量。采用 LiX/Celgard 隔膜的 Li-S 电池达到 1083 mAh/g，400 次循环后容量保持率为 70%。这项工作中采用的策略可以为用于可充电电池和其他储能领域的离子选择性膜的发展提供启示。