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重大科研團(tuán)隊研發(fā)出超薄輕質(zhì)耐高溫復(fù)合隔膜可顯著提升金屬鋰電池安全性
日期:2022-04-11   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_qianjiao 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
近日,記者從重慶大學(xué)獲悉,該校航空航天學(xué)院徐朝和教授團(tuán)隊和材料學(xué)院王榮華副教授針對金屬鋰電池存在的問題,設(shè)計并制備了一種具有超薄、輕質(zhì)、多功能性和耐高溫特性的復(fù)合隔膜。該復(fù)合隔膜能夠有效調(diào)節(jié)鋰離子沉積/溶出行為、催化多硫化物的轉(zhuǎn)化反應(yīng),從而實現(xiàn)金屬鋰負(fù)極以及鋰硫電池的穩(wěn)定循環(huán),可望在金屬鋰電池得到應(yīng)用。

金屬鋰被認(rèn)為是下一代高能量密度電池器件的理想負(fù)極材料,國家“十四五”規(guī)劃更是提出,基于金屬鋰負(fù)極研發(fā)能量密度達(dá)600Wh/kg(瓦時每千克)的顛覆性電池技術(shù)。

“但要實現(xiàn)該目標(biāo),目前還面臨諸多挑戰(zhàn),特別是鋰枝晶和‘死鋰’形成所導(dǎo)致的性能衰減、短路甚至熱失控等問題。”徐朝和坦言,對電池體系而言,高比能鋰硫電池是未來高能化學(xué)電源的重要候選體系之一,但鋰硫電池除存在前述鋰負(fù)極側(cè)的共性挑戰(zhàn)外,硫正極側(cè)還面臨反應(yīng)動力學(xué)緩慢、多硫化物穿梭和活性硫損失等多重復(fù)雜問題。因此,如何用簡便且實用的方案解決這些挑戰(zhàn),成為以金屬鋰為負(fù)極研發(fā)高性能金屬鋰電池的前沿課題和關(guān)鍵核心技術(shù)。

據(jù)悉,重慶大學(xué)該團(tuán)隊采用簡單的涂覆工藝,將氧化石墨烯納米片包裹的硫化釩和單寧酸功能涂層均勻的負(fù)載到商用聚烯烴隔膜上。理論模擬結(jié)果表明:該復(fù)合隔膜能夠保證鋰負(fù)極表/界面處離子和電場均勻分布,實現(xiàn)鋰離子的均勻輸運(yùn)和沉積,進(jìn)而削弱缺陷處的沉積放大效應(yīng),避免鋰枝晶和死鋰的產(chǎn)生。最后,基于該復(fù)合隔膜組裝的金屬鋰電池實現(xiàn)了穩(wěn)定循環(huán),并展示了軟包鋰電池驅(qū)動小型電動機(jī)器人的應(yīng)用。

徐朝和透露,該系列研究成果近期分別發(fā)表在Nano Energy(Nano Energy, 2022, 95, 106982)和 Advanced Science(Advanced Science, 2022, 2102215)上,并已經(jīng)申請了多項國家發(fā)明專利。由于該功能涂層還可賦予復(fù)合隔膜良好的耐熱性,可顯著提升金屬鋰電池的安全性,預(yù)計在未來具有廣泛的應(yīng)用前景。

原標(biāo)題: 重大科研團(tuán)隊研發(fā)出超薄輕質(zhì)耐高溫復(fù)合隔膜可顯著提升金屬鋰電池安全性
 
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來源:重慶日報
 
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