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清华深研院: 新型隔膜应用于高性能锂硫电池

清华深研院: 新型隔膜应用于高性能锂硫电池

清华深研院: 新型隔膜应用于高性能锂硫电池

近几十年来,锂硫电池以其极高的能量密度、低成本、无毒性而受到越来越多的关注,但硫的电导率差,特别是可溶性聚硫化物的迁移极大地阻碍了锂硫电池的实际应用。近期,清华大学深圳研究生院的李宝华教授和香港理工大学陈国华教授(共同通讯)Journal of Materials Chemistry A期刊上发表关于锂硫电池隔膜的最新工作,第一作者为清华大学深圳研究生院的硕士研究生罗来雁,文章报道了一种MoO3纳米棒和碳纳米管(CNTs)复合材料作为Li-S电池的隔膜,交织支架状MoO3@CNT网络结构为离子和电子提供了丰富的导电通道,从而获得了高倍率性能;而MoO3@CNT隔膜作为屏障有效地减轻了Li-S电池中的穿梭机效应,碳纳米管包覆的MoO3纳米棒在固硫方面起着重要的作用,从而提高了锂电池的电化学性能,提高了电池的循环寿命,组装而成的锂硫电池具有更长的循环寿命,在电流密度为0.3C时经过200次循环后具有755 mAh/g的比容量。

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图一 传统锂硫电池和MoO3@CNT隔膜锂硫电池示意图

清华深研院: 新型隔膜应用于高性能锂硫电池

图二 MoO3纳米棒和MoO3@CNT隔膜形貌表征

(a) MoO3纳米棒的SEM图

(b) MoO3纳米棒的TEM图

(c,d) MoO3@CNT隔膜SEM图

清华深研院: 新型隔膜应用于高性能锂硫电池

图三 MoO3@CNT隔膜的电化学表征

(a) CNT作隔膜应用于锂硫电池的CV曲线

(b) MoO3@CNT作隔膜应用于锂硫电池的CV曲线

(c) MoO3@CNT作隔膜应用于锂硫电池循环前的EIS曲线

(d) MoO3@CNT作隔膜应用于锂硫电池循环后的EIS曲线

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图四 MoO3@CNT-PP隔膜的电化学表征

(a) MoO3@CNT-PP隔膜应用于锂硫电池的倍率性能

(b) MoO3@CNT-PP隔膜应用于锂硫电池的充放电曲线

(c) MoO3@CNT-PP隔膜应用于锂硫电池在0.3C电流密度下的循环性能

(d) MoO3@CNT-PP隔膜应用于锂硫电池在1C电流密度下的循环性能

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图五 CNT隔膜和MoO3@CNT-PP隔膜表征

(a) CNT隔膜隔膜应用于锂硫电池循环100圈后靠近Li金属侧的SEM图像

(b) MoO3@CNT隔膜应用于锂硫电池100圈后靠近Li金属侧的SEM图像

(c) MoO3@CNT隔膜的XPS分析

(d) MoO3溶在Li2S 溶液前后的UV/vis吸收光谱

清华深研院: 新型隔膜应用于高性能锂硫电池

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文献信息:Laiyan Luo, Xianying Qin, Junxiong Wu, et al., An interwoven MoO3@CNT scaffold interlayer for high-performance lithium–sulfur batteries, J. Mater. Chem. A2018, 6, 8612-8619.

供稿 | 深圳市清新电源研究院

部门 | 媒体信息中心科技情报部

撰稿 | 简奈

主编 | 张哲旭


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