Small:薄如蝉翼,鞭辟入里——无粘结剂Janus锂硫电池隔膜

随着电动汽车的日益盛行,对二次电池的提出了更高的要求。Li-S电池作为最具吸引力的高能量密度候选者之一,其发展受到多硫化物的“穿梭效应”和不理想的树枝状生长的限制。隔膜作为电池最重要的部件之一,直接接触阴极和阳极。通过功能化隔膜来限制多硫化物,同时调控Li在阳极侧中的沉积是一种简便有效的方法。

现有的商业聚烯烃隔膜通常涂覆大量的粘结剂增强它的循环稳定性,抑制循环过程中粉料不脱落,但效果仍不理想。寻找一种适用的无粘结剂隔膜改性方法,使隔膜不增厚(保证高能量密度的优势)、循环过程不剥落,是实现高性能锂硫电池的关键。

江南大学黄锋林教授最近在Small上发表研究性论文。该论文提出无粘结剂界面工程策略,分别针对锂硫电池阴极和阳极存在的关键科学问题对隔膜进行双面改性。首先针对多硫化物穿梭的问题通过界面聚合在纳米纤维隔膜表面面向阴极侧修饰超薄三嗪哌嗪共价有机骨架,通过空间位阻效应和双效化学吸附相结合达到了对多硫化物穿梭效应的三重抑制作用。磁控溅射技术对隔膜面向负极侧沉积快离子导体用来调节阳极侧锂离子,以改善阳极枝晶生长问题,该技术克服了涂层工艺带来的厚度大大增加的问题,同时陶瓷和纤维界面形成了一层嵌入结构的界面层,避免了涂层在循环过程中的脱粉现象。实验结果证明了该复合改性隔膜的长期循环稳定性。这项工作为开发高稳定隔膜提供了一种新策略,也将促进高能量密度锂硫电池的学术研究和实用化进程。

该文章在Advanced Functional Materials上被点评为热点话题(Hot Topic)文章。

论文信息

Interfacial Engineering of Binder-Free Janus Separator with Ultra-Thin Multifunctional Layer for Simultaneous Enhancement of Both Metallic Li Anode and Sulfur Cathode

Shuanglin Wu, Yingmei Yao, Xiaolin Nie, Zhifeng Yu, Yanting Yu, Fenglin Huang*

Small

DOI: 10.1002/smll.202202651

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202202651