锂硫电池（LSBs）的可循环性和倍率性能的提高对于其进一步的实际应用至关重要。在这项研究中，我们通过在隔膜上应用ZnO/石墨烯薄膜以使隔膜功能化，将石墨烯的优异电导率和ZnO的化学吸附作用结合在一起，从而限制了多硫化物。为了确定极性材料的微观结构对硫正极的尺寸和空心结构的电化学影响，设计了不同的ZnO结构，这些结构可以指导隔膜的有效功能化。系统的电化学测试结果表明，一维ZnO纳米管和3D ZnO空心八面体由较小的纳米粒子组成，可以提供足够的活性位点以通过化学吸附作用吸附多硫化物。通道和中空结构中的空隙可能会局部凝结多硫化物，从而促进反应动力学。此外，一维通道可以定向加速电子传输并缩短离子传输距离，从而进一步提高反应动力学。这些优点并未被0D ZnO纳米颗粒显示。因此，一维ZnO/2D石墨烯（1D/2D）功能化的膜比3D ZnO/2D石墨烯（3D/2D）隔膜起更好地限制多硫化物的穿梭效应的作用，而0D/2D隔膜对多硫化物显示出最差的阻滞性。带有1D/2D隔膜的电池具有出色的循环性能（200个循环后在1C时为927 mA h/g）和高倍率容量（在6.0C时为754 mA h/g）。
 
Figure 1. （a）功能隔膜的合成过程和（b）LSBs中不同ZnO/石墨烯功能隔膜的硫电池的工作机理示意图
 

Figure 2. 不同尺寸ZnO的FESEM和TEM图像：（a–c）0D纳米颗粒、（d–f）1D纳米管和（g–i）3D八面体
 

Figure 3. （a）在1.7–2.8 V的电压范围内，相对于Li⁺/Li，硫//1D/2D在0.1 mV/s扫描速率下的循环伏安（CV）曲线；在1C的电流密度下，硫//1D/2D的（b）恒电流充电/放电曲线和（c）倍率性能；（d）循环性能（1C）、（e）倍率性能和（f）循环性能（2C）
 

Figure 4. 具有（a）原始隔膜、（b）0D/2D、（c）1D/2D、（d）3D/2D隔膜组装的硫电池的自放电行为
 
       相关研究成果于2019年由山东大学Baojuan Xi课题组，发表在J. Mater. Chem. A（DOI: 10.1039/c8ta12409d）上。原文：Insight into different-microstructured ZnO/graphene-functionalized separators affecting the performance of lithium–sulfur batteries。