木质素磺酸盐助力中美团队使用石墨烯复合隔膜

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作者来源:admin       发布时间: 2020-01-15 14:35
导读:来自中国和美国机构的一组研究人员报告了一种带负电的石墨烯复合隔板的设计,该隔板可有效抑制锂硫电池中的多硫化物穿梭效应。带负电的3D多孔结构可有效抑制带负电的多硫化物

来自中国和美国机构的一组研究人员报告了一种带负电的石墨烯复合隔板的设计,该隔板可有效抑制锂硫电池中的多硫化物穿梭效应。带负电的3D多孔结构可有效抑制带负电的多硫化物离子的移位,从而实现高度耐用的Li-S电池。

在发表于《焦耳》杂志上的工作论文中,研究人员报告说,通过在标准聚丙烯(PP)隔板上使用还原型氧化石墨烯(rGO)/木质素磺酸钠(SL)复合材料(rGO @ SL / PP),他们证明了高强度锂电池,在1,000次循环中的容量保持率为74%。

 

…聚硫(PS)穿梭效应严重阻碍了锂硫(Li-S)电池的商业化,穿梭效应使PSs溶解在电解质中并穿梭穿过隔板与阳极材料发生反应,从而导致其快速褪色并反复出现充电/放电周期。致力于开发先进的阴极以解决PS穿梭问题的巨大努力。但是,这些阴极设计通常会给电极增加无源重量,并降低整体能量密度,而添加3D多孔碳结构会降低电极的振实密度,严重降低了体积能量容量。因此,尽管付出了巨大的努力,但迄今为止的改进仍然不能令人满意,特别是在能量密度方面。

…或者,已经报道了“吸附涂层”(例如,具有介孔涂层的隔板,包括碳/石墨烯涂层,金属有机骨架和功能化的中间层),用于减轻PS穿梭效应并减轻容量衰减问题。尽管“吸附涂层”设计方法已被证明是有用的,但它通常非常复杂,难以完全包封和保留所有硫物种以完全抑制PS穿梭。最近的一项研究表明“充电环境”是减轻PS穿梭效应的有效方法。这样的方法不涉及电极设计,并且可能潜在地提供更简单和更有效的方法来解决PS穿梭效应。然而,与为防止PS溶解而在电极设计或吸附涂层方法方面进行的大量努力相比,电荷环境方法的研究少得多。因此,对带电隔板的适当设计进行有效地抑制PS穿梭而不损害锂离子迁移的兴趣引起了广泛的关注。

在本文中,我们报告了使用带负电荷的多功能石墨烯复合隔膜来有效抑制带负电荷的PS离子穿梭的电荷排斥方法的设计。

-Lei 等。

 

木质素磺酸盐(SL)是化学工业的低成本副产品,具有大量带负电荷的磺酸基和树状基团。通过将SL与通过共价键还原的氧化石墨烯(rGO)结合在一起,研究人员创建了一种带有丰富负电荷的复合材料,以实现一种坚固的隔板,该隔板可以有效地阻止PS穿梭,同时确保出色的锂离子传输特性。

研究人员说,这种隔板可以简单地代替传统隔板,而无需修改电池的电极结构,从而可以在现场快速部署,对实际技术产生快速影响。

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