鋰硫電池高溫下也能正常工作
2019年10月14日 8:53 6098次瀏覽 來源： 中國化工報 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，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合材料(SPAN)作為工作電極，結(jié)合實驗室研制的凝膠聚合物電解質(zhì)，提升了鋰硫電池的電化學性能，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)境下會導致電池的容量衰減，電池無法正常工作，而且硫的電子電導率低，反應(yīng)過程中的穿梭效應(yīng)也會導致容量損失等問題。而硫化聚丙烯腈復合物(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。
“我們在研究中發(fā)現(xiàn)，使用我們實驗室長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)大學碩士研究生劉宇說，“另外，凝膠聚合物隔膜在浸潤電解液之后形成凝膠聚合物電解質(zhì)的準固態(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)到達負極，保護負極。從而提升電池的安全性和穩(wěn)定性。”
責任編輯：周大偉
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