黏土礦物超親電解液鋰電池隔膜的研究-瑞達國際集團

RITAR述黏土礦物超親電解液鋰電池隔膜的研究

發(fā)布時間:2024-10-26 閱讀：0 來源: RITAR

　　黏土礦物超親電解液鋰電池隔膜的研究

　　鋰硫電池因具有高理論比容量(1675mAhg-1)和能量密度(2600Whkg-1)等優(yōu)點，得到學術界和工業(yè)界的極大關注。然而，聚硫化物(Li2Sn,4≤n≤8)穿梭嚴重和硫導電性差等問題嚴重制約了鋰硫電池的實際應用。目前，針對上述問題研究者們已經采取了諸多措施，例如硫復合電極等。近年研究表明，隔膜對電池性能具有重要影響，包括抑制穿梭、枝晶再生、界面穩(wěn)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鋰電池隔膜。鋰皂石含有豐富的O活性位點和Li+，還具有獨特的片層結構和較大比表面。鋰皂石首次被應用到鋰硫電池中，用于抑制聚硫化物穿梭，并提高隔膜的Li+電導率。張俊平團隊首次將鋰皂石應用到鋰硫電池中。鋰皂石是一種人工合成的類蒙脫石黏土礦物，具有環(huán)境友好和成本低廉等優(yōu)點。鋰皂石呈納米片狀形貌，片寬約25至30納米，片厚約1納米。鋰皂石納米片是由硅氧四面體和鎂氧八面體組成的三八面體晶型結構。三八面體中部分鎂離子被鋰離子取代，因此鋰皂石中含有豐富的鋰離子。研究表明，該黏土礦物超親電解液隔膜對聚硫化物穿梭具有明顯的抑制作用，同時具有較高的Li+電導率、快速的Li+轉移、超親電解液性和較高的熱穩(wěn)定性。將其應用于鋰硫電池時，在循環(huán)穩(wěn)定性、倍率性能和抑制自放電等方面均表現(xiàn)優(yōu)異。聚硫化物穿梭抑制機理研究表明，聚硫化物與黏土礦物的O活性位點之間通過形成Li-S鍵和Li···O鍵，從而使聚硫化物的穿梭得到有效抑制。相對于文獻報道，黏土礦物超親電解液鋰電池隔膜在鋰硫電池中具有明顯優(yōu)越性。此外，該隔膜具有較好的普適性，可通過簡單的涂覆法制備，在LiFePO4和鋰硫電池中均表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能。該研究工作發(fā)表在《先進能源材料》(AdvEnergyMater2018,8,1801778)上，并被選為封面文章(FrontCover)。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(chuàng)新群體等的支持。