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前沿 | 兰州化物所黏土矿物超亲电解液锂电池隔膜取得新进展
来源:中国粉体技术网    更新时间:2018-09-12 08:41:56    浏览次数:
 

  锂硫电池因具有高理论比容量(1675 mA·h/g)和能量密度(2600 Wh/kg)等优点,得到了学术界和工业界的极大关注。然而,聚硫化物(Li2Sn, 4 ≤ n ≤ 8)穿梭严重和硫导电性差等问题严重制约了锂硫电池的实际应用。
  目前,针对上述问题研究者们已经采取了诸多措施,例如硫复合电极等。近年研究表明,隔膜对电池性能具有重要影响,包括抑制穿梭、枝晶再生、界面稳定性和安全性等。
  最近,中国科学院兰州化学物理研究所张俊平研究员团队首次报道了一种黏土矿物超亲电解液锂电池隔膜。锂皂石含有丰富的O活性位点和Li+,还具有独特的片层结构和较大比表面。锂皂石首次被应用到锂硫电池中,用于抑制聚硫化物穿梭,并提高隔膜的Li+电导率。

 

电解液 兰州 黏土 锂电池
 

  研究表明,该黏土矿物超亲电解液隔膜对聚硫化物穿梭具有明显的抑制作用,同时具有较高的Li+电导率、快速的Li+转移、超亲电解液性和较高的热稳定性。将其应用于锂硫电池时,在循环稳定性、倍率性能和抑制自放电等方面均表现优异。聚硫化物穿梭抑制机理研究表明,聚硫化物与黏土矿物的O活性位点之间通过形成Li—S键和Li…O键,从而使聚硫化物的穿梭得到有效抑制。相对于文献报道,黏土矿物超亲电解液锂电池隔膜在锂硫电池中具有明显优越性。
 

电解液 兰州 黏土 锂电池
 

  此外,该隔膜具有较好的普适性,可通过简单的涂覆法制备,在LiFePO4和锂硫电池中均表现出了优异的性能。
  锂皂石,属于蒙皂石族的一种矿物,即一种层状三八面体硅酸盐类矿物,其凝胶性能优越,在各种分散相中呈现出良好的触变性、增稠性、悬浮性、化学稳定性、交换性、吸附性、卫生安全等性能,被广泛应用于料、化妆品、医药、增稠剂、分散剂、悬浮剂、烟雾剂、乳胶稳定剂、橡胶胶乳等等领域,具有较高的经济利益价值。
  但锂皂石储量有限,全球目前探明的锂皂石矿产资源只有少量在我国的新疆地区和美国的汉克托地区。而人工合成方法中,水热法是目前合成锂皂石的主要方法。

 

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来源:中国科学院
编辑整理:粉体技术网

 

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