鋰硫電池簡介及其復合隔膜研究進展

鋰硫電池簡介及其復合隔膜研究進展主要內(nèi)容1234不同電池體系能量密度對比Li-S電池簡介Li-S電池用復合隔膜介紹總結(jié)與展望主要內(nèi)容1234不同電池體系能量密度對比Li-S電池簡介Li-S電池用復合隔膜介紹總結(jié)與展望電池價格高能量密度環(huán)境友好安全壽命大功率放電不同電池體系能量密度對比圖a：不同種類二次電池能量密度對比圖b：不同種類鋰基電池能量密度對比主要內(nèi)容1234不同電池體系能量密度對比Li-S電池簡介Li-S電池用復合隔膜介紹總結(jié)與展望鋰硫電池工作原理示意圖第一階段第二階段鋰硫電池簡介以硫-硫鍵的斷裂和生成來實現(xiàn)電能與化學能的相互轉(zhuǎn)換優(yōu)勢與面臨的挑戰(zhàn)優(yōu)勢挑戰(zhàn)1.相對較高的能量密度2.單質(zhì)硫儲量豐富、價格低廉、環(huán)境友好。1.循環(huán)壽命差2.庫倫效率低1.

硫的電導率僅為5×10-30S/cm，制約了反應時電子的轉(zhuǎn)移速率，增加了電化學極化，降低了硫的利用率。2.多硫化鋰溶于電解液，會造成硫的損失，導致電池容量的衰減。3.形成“穿梭效應”，降低體系的庫倫效率。4.在充放電循環(huán)過程中，金屬鋰與電解液之間的界面層不穩(wěn)定造成的諸如鋰枝晶生長問題，加劇了電池的安全隱患。研究隊伍國際：美國的SionPower公司和PolyPlus公司、英國的Oxis公司、德國的BASF、韓國三星、日本新能源產(chǎn)業(yè)技術綜合開發(fā)機構（NEDO）、歐盟“2020地平線計劃”、美國能源部。美國斯坦福大學、加拿大滑鐵盧大學、美國德克薩斯大學奧斯汀分校等。國內(nèi)：我國的“973計劃”、“863計劃”、中國科學院納米先導專項、防化研究院、清華大學、中科院物理研究所、中科院化學研究所、中科院大連化物所等。主要內(nèi)容1234不同電池體系能量密度對比Li-S電池簡介Li-S電池用復合隔膜介紹總結(jié)與展望我們可以做什么？Li-S電池隔膜的基本要求熱、化學和電化學穩(wěn)定性機械性能飛溫閉孔阻硫性能1.吸附-脫附原理2.電荷排斥原理3.晶格選擇性傳導原理4.孔徑篩分原理復合隔膜修飾材料的種類碳材料修飾

聚合物修飾

復合材料修飾無機物修飾

碳材料修飾導電炭黑SuperP●攔截●集流體，方便電子快速傳輸●重新激活活性物質(zhì)●降低自放電效應圖1：（a）涂覆SuperP（b）阻硫（c）CelgardPP（d）硫擴散S.H.Chung,A.Manthiram,AdvancedFunctionalMaterials,24(2014)5299-5306.碳材料修飾介孔碳（MesoporousCarbon）J.Balach,T.Jaumann,M.Klose,S.Oswald,J.Eckert,L.Giebeler,AdvancedFunctionalMaterials,25(2015)5285-5291.制備過程：85wt.%介孔碳，5wt.%SuperPLiCarbon(BASF).10wt.%PVDF-HFP,溶于NMP中，用刮片的方法涂覆PP隔膜上后在40℃、20h空氣氛下干燥。碳材料修飾多壁碳納米管（MWCNT）S.H.Chung,A.Manthiram,TheJournalofPhysicalChemistryLetters,5(2014)1978-1983.1.集流體2.活性物質(zhì)的高效利用3.攔截或吸收多硫化物，抑制其擴散4.活性物質(zhì)重新利用，有利于循環(huán)穩(wěn)定性multiwallcarbonnanotubes(MWCNT)碳材料修飾石墨烯（Graphene）G.Zhou,S.Pei,L.Li,D.W.Wang,S.Wang,K.Huang,L.C.Yin,F.Li,H.M.Cheng,AdvancedMaterials,26(2014)625-631.聚合物修飾（Nafion-全氟磺酸酯）J.Q.Huang,Q.Zhang,H.J.Peng,X.Y.Liu,W.Z.Qian,F.Wei,Energy&EnvironmentalScience,7(2014)347-353.Nafion/PP/PE/PPPP/PE/PP無機物修飾Al2O3Z.Zhang,Y.Lai,Z.Zhang,K.Zhang,J.Li,ElectrochimicaActa,129(2014)55-61.無機物修飾黑磷（Black-Phosphorus）J.Sun,Y.Sun,M.Pasta,G.Zhou,Y.Li,W.Liu,F.Xiong,Y.Cui,AdvancedMaterials,28(2016)9797-9803.復合材料修飾PVDF-CH.Wei,J.Ma,B.Li,Y.Zuo,D.Xia,ACSAppliedMaterials&Interfaces,6(2014)20276-20281.復合材料修飾PVDF-C復合材料修飾微孔碳/聚乙二醇（MPC/PEG）S.H.Chung,A.Manthiram,AdvancedMaterials,26(2014)7352-7357.復合材料修飾CNF/PVDFZ.Wang,J.Zhang,Y.Yang,X.Yue,X.Hao,W.Sun,D.Rooney,K.Sun,JournalofPowerSources,329(2016)305-313.復合材料修飾Graphene/Al2O3R.Song,R.Fang,L.Wen,Y.Shi,S.Wang,F.Li,JournalofPowerSources,301(2016)179-186.主要內(nèi)容1234不同電池體系能量密度對比Li-S電池簡介Li-S電池用復合隔膜介紹總結(jié)與展望總結(jié)與展望◆導電性和多硫化物的阻隔性應是商業(yè)化Li-S電池復合膜的關鍵考慮因素?！舨捎梦锢砘蚧瘜W方法阻隔多硫化物的功能材料涂覆旨在攔截、吸收和捕獲這些多硫化物?！魧щ娡繉討休^高的導電性并且具備多孔的孔道結(jié)構從而有利于電子、Li+

和重新激活被困的活性物質(zhì)的電解液的傳輸?！敉ㄟ^不同的制備工藝來提高輕質(zhì)涂覆層與基膜的粘附力，比如流延法、真空過濾、旋涂、絲網(wǎng)印刷等技術?！魡为毜奶沾苫?/p>