在亚纳米尺度上选择性地调节离子迁移是拦截多硫化物穿梭和抑制锂枝晶对于锂硫电池的重要方法；但最先进的方法缺乏从Li⁺-PS离子对中选择性分离Li⁺离子的能力。

在此，受生物离子通道选择性的启发，中国科学院北京纳米能源与系统研究所Xiong Pu，Wenjie Mai，Jiang He构建了一种单离子筛分膜，通过协同堆叠氧化石墨烯(GO)亚1纳米通道的尺寸效应与其间带负电的聚多巴胺(PDA)分子的电荷效应，允许Li⁺离子的高度选择性迁移。

文章要点

1）除了精确调整通道尺寸外，PDA还被证明可以促进Li⁺离子的去溶化，扩大Li⁺和PS之间的迁移能垒，从而提高Li⁺离子的选择性。此外，PDA分子和GO纳米片之间的强共价键固定了通道尺寸，确保了有机电解质中出色的抗肿胀稳定性。

2）考虑到超薄厚度（60纳米），引入的不活跃重量可忽略不计，超越了以前的报告。结合这些优点， Li||Li电池中实现了无枝晶锂沉积/剥离，具有4800小时的超长期可逆性，在Li||S软包电池中实现了超过400次循环的出色循环能力，能量密度为378 Wh/kg。

仿生亚纳米级离子筛分膜为精确调节各种电池中的离子传输开辟了一条途径。

参考文献

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