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刘明凯团队AFM:安全简便制备且阻硫性能优异的锂硫电池隔膜

创作时间:
2025-03-15 01:10:31
作者:
@小白创作中心

刘明凯团队AFM:安全简便制备且阻硫性能优异的锂硫电池隔膜

引用
网易
1.
https://3g.163.com/news/article/JBSCJTNS05329TW8.html

锂硫电池因其高能量密度(2600 Wh kg ⁻ ¹)和硫的经济可行性而受到广泛关注,但在实际应用中面临诸多挑战。硫相关物质的绝缘特性可能导致硫利用率低和反应动力学缓慢。此外,多硫化物(在电解液中溶解,可能穿透隔膜并在负极表面形成钝化层,导致不可逆的硫损失、容量快速衰减和库仑效率降低。传统的非极性隔膜难以有效抑制多硫化物的穿梭效应,且现有的改性方法如功能涂层和中间层的制造工艺复杂且成本较高,限制了其大规模应用。

近日,来自宁波工程学院林陈晓博士、Ping Feng,三峡大学郑勇博士与安徽工业大学闫岩教授、刘明凯教授合作,在国际知名期刊Advanced Functional Materials上发表题为“Safe, Facile, and Straightforward Fabrication of Poly(N−vinyl imidazole)/polyacrylonitrile Nanofiber Modified Separator as Efficient Polysulfide Barrier toward Durable Lithium−Sulfur Batteries”的研究性论文。该研究开发了一种新型改性隔膜,通过静电纺法在PP隔膜上制备聚(N-乙烯基咪唑)(PVIM)与聚丙烯腈(PAN)复合纳米纤维涂层。

图 锂硫电池隔膜的制备及其应用示意图。

【本文要点】

PVIM中的极性咪唑基团能够有效捕获多硫化物和TFSI⁻阴离子,阻止多硫化物的扩散,从而提升锂离子迁移数;PAN则提供了优异的机械强度,增强了复合隔膜的整体结构稳定性。实验结果表明,该改性隔膜显著提升了锂硫电池的电化学性能和循环寿命,为解决锂硫电池多硫化物穿梭效应提供了一种高效、简便且经济的策略,展示了PVIM在液态电解液锂硫电池应用中的巨大潜力。

【作者简介】

第一作者介绍: 林陈晓 博士,副研究员,硕士生导师,2018年毕业于厦门大学,随后在西安交通大学、德国亥姆霍兹柏林材料与能源中心从事博士后研究。2022年加入宁波工程学院新能源学院,长期从事全固态锂电池和碱性膜电解水制氢技术的研发工作。以第一作者或通讯作者在Adv. Funct. Mater.、ACS Catalysis、Nano Energy等期刊发表论文20余篇,总引用2900次,单篇最高引用191次,授权国家发明专利2项,主持2项省部级自然科学基金项目。

通讯作者简介:

郑勇: 博士,三峡大学硕士生导师。2021年博士毕业于东华大学,同年12月入职三峡大学。研究方向为共价有机聚合物及其复合材料的微纳结构设计与光/电催化应用研究、柔性可穿戴锌-空气电池固态电解质的设计与应用研究,主持国家自然科学基金青年项目1项,湖北省自然科学青年基金1项,参与国家自然科学基金面上项目1项,湖北省教育厅项目2项。以通讯/第一作者在Adv. Mater., Adv. Funct. Mater., Appli. Catal. B-Environ., Small等国际学术期刊上发表SCI论文20篇,被引1400余次,H指数20。担任Energy Lab期刊青年编委。

刘明凯: 博士,教授,博士生导师,学术带头人,安徽省杰青。目前,主要围绕新能源分子催化转化的关键步骤和科学问题展开研究工作。迄今为止,以第一/通讯作者在 PNAS(2), Nat. Commun.(3), Angew. Chem. Int. Ed.(2), Adv. Funct. Mater.(3), Nano Lett.(2) 等期刊发表学术论文50篇,入选2023年安徽省杰青、2018年江苏省双创人才计划、2021年英国皇家学会材料化学领域“Emerging Investigator”。主持国家自然科学基金2项,其他省市级和横向课题多项,申请发明专利10件,论文他引3000余次。担任eScience,Materials Today Energy, Nano Energy, Nano Research, Green Carbon等期刊青年编委。

--检测服务--

全文链接:

Lin C, Feng P, Wang D, et al. Safe, Facile, and Straightforward Fabrication of Poly(N-vinyl imidazole)/Polyacrylonitrile Nanofiber Modified Separator as Efficient Polysulfide Barrier Toward Durable Lithium–Sulfur Batteries[J]. Advanced Functional Materials, 2024: 2411872.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202411872

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