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）在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。

图一 传统锂硫电池和MoO₃@CNT隔膜锂硫电池示意图

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

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

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

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

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. A, 2018, 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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