技术突破 超亲電解液锂電池隔膜问世

锂電網訊:锂硫電池因具有高理论比容量(1675 mAh g-1)和能量密度(2600 Wh kg-1)等优点,得到学术界和工业界的极大关注。然而,聚硫化物(Li2Sn, 4 ≤ n ≤ 8)穿梭严重和硫导电性差等问题严重制约了锂硫電池的實際應用。目前,針對上述問題研究者們已經采取了諸多措施,例如硫複合電極等。近年研究表明,隔膜对電池性能具有重要影响,包括抑制穿梭、枝晶再生、界面稳定性和安全性等。

最近,中國科學院蘭州化學物理研究所研究員張俊平團隊首次報道了一種黏土礦物超親電解液锂電池隔膜。锂皂石含有丰富的O活性位点和Li+,还具有独特的片层结构和较大比表面。锂皂石首次被应用到锂硫電池中,用于抑制聚硫化物穿梭,并提高隔膜的Li+电导率。

研究表明,该黏土矿物超亲電解液隔膜对聚硫化物穿梭具有明显的抑制作用,同时具有较高的Li+电导率、快速的Li+转移、超亲電解液性和较高的热稳定性。将其应用于锂硫電池时,在循环稳定性、倍率性能和抑制自放电等方面均表现优异。聚硫化物穿梭抑制机理研究表明,聚硫化物与黏土矿物的O活性位点之间通过形成Li-S键和Li˙˙˙O键,从而使聚硫化物的穿梭得到有效抑制。相对于文献报道,黏土矿物超亲電解液锂電池隔膜在锂硫電池中具有明显优越性。此外,该隔膜具有较好的普适性,可通过简单的涂覆法制备,在LiFePO4和锂硫電池中均表现出了优异的性能。

锂電池隔膜.jpg

该研究工作发表在《先进能源材料》(Adv Energy Mater 2018, 8, 1801778)上,并被选为封面文章(Front Cover)。以上工作得到中科院“百人計劃”、國家自然科學基金、甘肅省基礎研究創新群體等的支持。

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