1、 提出采用有机无机杂化聚合物聚磷腈(PPZ)作为阻燃中间层的概念;2、 聚磷腈共价改性的多孔石墨烯/碳化纤维素纸(PPZ-HG-CCP)可通过PPZ和LiPS之间的亲核取代反应有效抑制LiPS的穿梭效应。3、 PPZ-HG-CCP中间层可以捕集溶解的硫并吸附大量的电解质,并会分解形成致密的保护层,在高温下将热和氧气隔离,同时降低硫正极和电解质的可燃性。4、 具有PPZ-HG-CCP中间层的Li-S电池显示出高放电容量和良好的稳定性。当硫负载量为8.0 mg cm-2时,面容量可达6.5 mAh cm-2。
成果展示
近日,南京理工大学朱俊武教授联合付永胜教授在Advanced Materials上发表题为“Strong Chemical Interaction between Lithium Polysulfides and Flame-Retardant Polyphosphazene for Lithium-Sulfur Batteries with Enhanced Safety and Electrochemical Performance”的研究论文。在此,作者报道了一种阻燃的聚磷腈(PPZ)共价改性的多孔石墨烯/碳化纤维素纸作为Li-S电池中的多功能中间层。放电/充电过程中生成的LiPS会被该阻燃中间层通过PPZ和LiPS之间的亲核取代反应捕获,从而有效抑制LiPS的穿梭,增强Li-S电池的循环稳定性。这种强的化学相互作用增加了锂离子的扩散,从而加速了锂化反应。此外,所获得的中间层可以用作新的3D集流体,以建立阻燃的“副电极”,该电极可以捕获溶解的硫并吸收大量电解质,从而显著降低硫正极和电解液的可燃性,提高Li-S电池的安全性。这项工作为使用基于PPZ的材料作为LiPS的强吸附剂和面向下一代Li-S电池的阻燃中间层提供了可行策略。
Strong Chemical Interaction between Lithium Polysulfides and Flame-Retardant Polyphosphazene for Lithium-Sulfur Batteries with Enhanced Safety and Electrochemical Performance. Adv. Mater. 2021, 2007549.https://doi.org/10.1002/adma.202007549 清新电源投稿通道(Scan)