鋰硫電池高溫下也能正常工作
2019年10月14日 8:53 5907次瀏覽 來源： 中國化工報(bào) 分類： 鋰 作者： 周偉
鋰硫電池具有能量密度高、成本低、綠色環(huán)保等突出優(yōu)點(diǎn)，但其不耐高溫，在高溫環(huán)境下無法正常工作。為解決上述問題，南京工業(yè)大學(xué)付麗君教授和吳宇平教授課題組提出利用硫化聚丙烯腈復(fù)合材料(SPAN)作為工作電極，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室研制的凝膠聚合物電解質(zhì)，提升了鋰硫電池的電化學(xué)性能，使其在高溫下也能正常工作。日前該成果發(fā)表在Cell期刊旗下的iscience上。
由于不耐高溫，鋰硫電池在高溫環(huán)境下會(huì)導(dǎo)致電池的容量衰減，電池?zé)o法正常工作，而且硫的電子電導(dǎo)率低，反應(yīng)過程中的穿梭效應(yīng)也會(huì)導(dǎo)致容量損失等問題。而硫化聚丙烯腈復(fù)合物(SPAN)是硫粉和聚丙烯腈混合均勻后煅燒得到，這種材料有利于提高鋰硫電池的循環(huán)穩(wěn)定性。
“聚丙烯膜是一種廣泛商業(yè)化運(yùn)用的隔膜，主要作用是阻隔電子通過，讓離子通過。硫化聚丙烯腈復(fù)合物電極與商業(yè)化隔膜(聚丙烯膜)組裝的扣式電池，雖然在常溫條件下具有優(yōu)秀的電化學(xué)性能，然而隨著溫度的升高，電極穩(wěn)定性明顯降低，無法在高溫環(huán)境中正常使用，并且安全性能不佳。” 付麗君介紹說。
“我們?cè)谘芯恐邪l(fā)現(xiàn)，使用我們實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)期研制的一種凝膠聚合物膜來替換聚丙烯膜，能夠提升材料的高溫性能，電極的電化學(xué)性能在常溫、50℃和60℃條件下都優(yōu)于商業(yè)化聚丙烯膜。這拓寬了電子器件的使用范圍。另外凝膠聚合物膜也具有更好的安全性能。”付麗君表示。
“這種凝膠聚合物隔膜成本低廉，工藝簡(jiǎn)單，易于大規(guī)模合成，非常適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。”論文第一作者、南京工業(yè)大學(xué)碩士研究生劉宇說，“另外，凝膠聚合物隔膜在浸潤(rùn)電解液之后形成凝膠聚合物電解質(zhì)的準(zhǔn)固態(tài)體系，不僅具有聚丙烯膜的作用，還能夠阻擋多硫化鋰通過電解質(zhì)到達(dá)負(fù)極，保護(hù)負(fù)極。從而提升電池的安全性和穩(wěn)定性。”
責(zé)任編輯：周大偉
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