蘭州化物所黏土礦物超親電解液鋰電池隔膜研究獲進(jìn)展

蘭州化物所黏土礦物超親電解液鋰電池隔膜研究獲進(jìn)展

鋰硫電池因具有高理論比容量（1675 mA h g-1）和能量密度（2600 Wh kg-1）等優(yōu)點(diǎn)，得到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的極大關(guān)注。然而，聚硫化物（Li2Sn, 4 ≤ n ≤ 8）穿梭嚴(yán)重和硫?qū)щ娦圆畹葐?wèn)題嚴(yán)重制約了鋰硫電池的實(shí)際應(yīng)用。目前，針對(duì)上述問(wèn)題研究者們已經(jīng)采取了諸多措施，例如硫復(fù)合電極等。近年研究表明，隔膜對(duì)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(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所研究員張俊平團(tuán)隊(duì)首次報(bào)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(diǎn)和Li+，還具有獨(dú)特的片層結(jié)構(gòu)和較大比表面。鋰皂石首次被應(yīng)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(dǎo)率。

研究表明，該黏土礦物超親電解液隔膜對(duì)聚硫化物穿梭具有明顯的抑制作用，同時(shí)具有較高的Li+電導(dǎo)率、快速的Li+轉(zhuǎn)移、超親電解液性和較高的熱穩(wěn)定性。將其應(yīng)用于鋰硫電池時(shí)，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(jī)理研究表明，聚硫化物與黏土礦物的O活性位點(diǎn)之間通過(guò)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(duì)于文獻(xiàn)報(bào)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(guò)簡(jiǎn)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(jìn)能源材料》（Adv Energy Mater 2018, 8, 1801778）上，并被選為封面文章（Front Cover）。

以上工作得到中科院“百人計(jì)劃”、國(guó)家自然科學(xué)基金、甘肅省基礎(chǔ)研究創(chuàng)新群體等的支持。

期刊封面