Advanced Energy Materials:小隔膜简单堪大用,多功能协同成正果

话说锂硫电池自问世以来,因其高能概念出众,令江湖各路高手趋之若鹜。尤其是近十余年来,原位、模拟、同步多种尖端技术加持,正极、负极、电解液立体研究全面开花。核心问题逐步聚焦—多硫化物穿梭效应实在罪大恶极,既拆正极之台,又蚀负极之基,当为众矢之的。于是乎,在正极侧吸附、催化并用,冀以快制动;在负极侧筑墙、引流齐发,望金刚护体。亦有在其间新增吸附材料,或单独存在,或依附隔膜,以为阻拦。然,阻者,堵也。多硫化物被阻,遂就地而居,既无军功又占要道,即所谓“死硫”者也。兼之新引之物,必增其重,与锂硫电池高能之号相左。至此,风波又起。

南开、交大、清华临危不惧,联袂出击曰:吾有一宝,或降此妖。众人观之,乃一区区隔膜,不免哂之:此物何能?答曰,此乃硒掺杂的硫化聚丙烯腈/蒙脱土/商品聚丙烯隔膜(Se0.06 SPAN/MMT@PP),其有四能:可抑穿梭,可活“死硫“,可献容量,可保锂通。众人半信半疑曰,可有凭据?遂以此隔膜,取常规碳硫为正极、金属锂为负极组锂硫电池而验之。其性稳,千周之内衰减率仅0.034%;其量高,厚电极面容量达33.07 mAh cm-2。即使处贫瘠之境(电解液量4.5µL mg-1)仍不失其能。众人赞而问之,何能如此?对曰:硒掺杂硫化聚丙烯腈贡献容量,或充或放,与硫同步;其自身及其锂化产物均能催化多硫化物转化,且以快见长;蒙脱土助其结构中通,允锂而阻硫;多方协同,终成正果。众人再问,可实用乎?得意对曰:此物乃大肆涂布而成,价廉而物美,柔韧而稳定,反复用之亦不减其能也。欲知详情如何,请看下文分解。

Se0.06SPAN/MMT@PP(硒掺杂的硫化聚丙烯腈/蒙脱土/商品聚丙烯隔膜)隔膜结构和工作原理示意图

论文信息:

A Sustainable Multipurpose Separator Directed Against the Shuttle Effect of Polysulfides for High-Performance Lithium–Sulfur Batteries

Wei Wang, Kai Xi, Bowen Li, Haojie Li, Sheng Liu, Jianan Wang, Hongyang Zhao, Huanglong Li, AmorM. Abdelkader, Xueping Gao, Guoran Li

Advanced Energy Materials

DOI: 10.1002/aenm.20220016

原文链接:https://doi.org/10.1002/aenm.20220016