蘭州化物所黏土礦物超親電解液鋰電池隔膜研究獲進展

蘭州化物所黏土礦物超親電解液鋰電池隔膜研究獲進展

鋰硫電池因具有高理論比容量（1675 mA h g-1）和能量密度（2600 Wh kg-1）等優點，得到學術界和工業界的極大關注。然而，聚硫化物（Li2Sn, 4 ≤ n ≤ 8）穿梭嚴重和硫導電性差等問題嚴重制約了鋰硫電池的實際應用。目前，針對上述問題研究者們已經采取了諸多措施，例如硫復合電極等。近年研究表明，隔膜對電池性能具有重要影響，包括抑制穿梭、枝晶再生、界面穩定性和安全性等。

最近，中國科學院蘭州化學物理研究所研究員張俊平團隊首次報道了一種黏土礦物超親電解液鋰電池隔膜。鋰皂石含有豐富的O活性位點和Li+，還具有獨特的片層結構和較大比表面。鋰皂石首次被應用到鋰硫電池中，用于抑制聚硫化物穿梭，并提高隔膜的Li+電導率。

研究表明，該黏土礦物超親電解液隔膜對聚硫化物穿梭具有明顯的抑制作用，同時具有較高的Li+電導率、快速的Li+轉移、超親電解液性和較高的熱穩定性。將其應用于鋰硫電池時，在循環穩定性、倍率性能和抑制自放電等方面均表現優異。聚硫化物穿梭抑制機理研究表明，聚硫化物與黏土礦物的O活性位點之間通過形成Li－S鍵和Li···O鍵，從而使聚硫化物的穿梭得到有效抑制。相對于文獻報道，黏土礦物超親電解液鋰電池隔膜在鋰硫電池中具有明顯優越性。此外，該隔膜具有較好的普適性，可通過簡單的涂覆法制備，在LiFePO4和鋰硫電池中均表現出了優異的性能。

該研究工作發表在《先進能源材料》（Adv Energy Mater 2018, 8, 1801778）上，并被選為封面文章（Front Cover）。

以上工作得到中科院“百人計劃”、國家自然科學基金、甘肅省基礎研究創新群體等的支持。

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