二维碳纳米片修饰隔膜在锂硫电池中的应用研究文献综述

 2021-10-28 08:10

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文 献 综 述1.选题背景及研究现状近年来,科技以及经济都在飞速发展,而随之而来的两个重要的发展问题便是能源以及环境,如何在获得充足的能源的同时保证环境友好是每个人都在思考以及致力研究的问题。

较为清洁的化学电池系统为了能取代化石燃料就需要足够高的能量密度,而与已经成熟并且广泛商用的锂离子电池相比,拥有更高的比能量以及理论能量密度(~2600whkg-1)且资源丰富,环境友好的锂硫电池毫无疑问将是下一代储能设备最有希望的候选者之一。

然而由于可溶性多硫化物中间体在两个电极之间穿梭而使阴极容量快速衰减严重阻碍了锂硫电池的发展,虽然硫复合阴极的最新进展已经是锂硫电池有了更强的性能,但是以低硫负载为代价的高循环稳定性抵消了锂硫电池的能量密度优势。

为了解决锂硫电池的这些相关问题全世界的科研人员提出了不少办法,其中,对锂硫电池的隔膜改性修饰是有效的办法。

而对锂硫电池隔膜的研究,国内外都取得了一定的成果。

中科院福建物质结构研究所化学国家重点实验室研究院王瑞虎课题组就利用金属纳米粒的催化效应,以离子聚合物包覆氧化石墨烯为前驱体,通过离子交换和高温焙烧技术制备得到了钴,氮均匀掺杂的多孔碳纳米片复合材料。

该复合材料修饰的隔膜不仅可以通过物理/化学作用有效阻挡多硫化物穿梭通过隔膜,而且可以起到电催化剂作用,进一步促进被拦截的多硫化物进行催化转化。

又比如苏州纳米所靳健课题组设计了采用少层碳化钛(Ti3C2)纳米片修饰的玻璃纤维隔膜来抑制多硫化物的跨膜扩散。

Arumugam Manthiram课题组采用活化的碳纳米纤维作为功能层,其中活化碳纳米纤维层具有本征的微孔结构,且其组装形成的功能层同样具有丰富的微孔结构,这两级的微孔结构均对多硫化物具有物理吸附作用,强化了对多硫化物的吸附阻隔能力。

除此之外还有中南大学张治安课题组,北京理工大学孙克宁研究团队等等一线研究团队做出的不少研究成果。

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