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《国家科学评论》发表晏成林教授团队高比能锂硫电池论文

发布者:金霞发布时间:2019-11-25浏览次数:74

作为下一代锂电池的有力候选者之一,LiS电池因其高理论比容量(1675 mAh g1)和能量密度(2600 Wh kg1)而备受关注。限制LiS电池商业应用的一大问题是,在充放电过程中,多硫化物在电解液中的扩散会引起不可逆的硫活性物质损失。此外,作为电极材料的重要组成部分、将活性材料粘结起来的聚合物粘结剂也限制了LiS电池的发展。传统的粘结剂(如普遍使用的聚偏氟乙烯粘结剂)锂离子电导率低、机械稳定性差,且对多硫化物的穿梭效应几乎没有抑制作用,不能适应LiS电池的要求。

近期,苏州大学能源学院晏成林教授课题组成功设计并合成了一种具有单锂离子通道的高性能聚合物粘合剂。这种粘合剂可以在快速传输锂离子的同时抑制多硫化物穿梭,因而适用于LiS电池。


(A)粘结剂离子通道示意图;BLiS电池循环中穿梭效应的抑制原理


研究者用原位紫外-可见光光谱实时监控电解液中的多硫化物浓度,结果表明:与聚偏氟乙烯粘结剂相比,所制备的新型聚合物粘结剂可以显著抑制多硫化物中间体的穿梭作用。在1 C(1 C = 1675 mAhg1)电流密度下循环300圈后,由新粘结剂制备的LiS电池仍可保持稳定的循环容量和高库伦效率。这种利用单锂离子通道聚合物粘合剂来抑制多硫化物穿梭效应的新方法,可解决锂硫电池中容量衰减严重的问题。相关工作以“Single Lithiumion Channel Polymer Binder forStabilizing Sulfur Cathodes”为题发表于《国家科学评论》National Science ReviewNSR)。苏州大学晏成林教授、钱涛副研究员为通讯作者,研究生牛超群为第一作者。