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9.锂硫电池新突破——可实现稳定的充放电循环特性
日本产业技术综合研究所与筑波大学共同开发出了一种锂硫电池,通过采用金属有机骨架作为电池隔膜,实现了长期稳定的充放电循环特性。

研究人员并没有采取措施防止多硫化物的溶解,而是采用以前经常用于气体分子的吸附与分离的“分子筛”——金属有机骨架来限制多硫化物向负极移动。金属有机骨架具有亚纳米到几纳米、尺寸固定的三维微孔。隔膜材料选用了微孔尺寸不能让多硫化离子通过却可以让锂离子通过的金属有机骨架。并通过将其混入氧化石墨烯层,合成了具有柔软性的复合金属有机骨架膜。将复合金属有机骨架膜用作锂硫电池隔膜时,可以抑制被视为问题的穿梭效应,从而能够防止充放电容量减少和循环特性降低。
10.有机硅在锂电池上有新用途——聚二甲基硅烷可作为负极稳定界面薄膜,有效提高电池寿命
南京大学朱嘉教授的课题组设计了一种改进的聚二甲基硅氧烷(PDMS)纳米孔薄膜,有效地提高并了电池的库伦效率,在长期循环后库伦效率仍能保持在95%以上,这对于当前锂电池循环寿命的提高是十分有意义的。

图:(a)PDMS薄膜改性铜箔在1mA˙cm-2下LiTFSI电解质中的库伦效率曲线 (b)以LiFePO4为正极的全电池的循环性能曲线
这种薄膜材料能够通过旋涂法和氢氟酸(HF)刻蚀进行制备。同时PDMS薄膜中具有纳米孔结构,可以为锂离子提供有效的传输通道;在电化学循环过程中,该PDMS薄膜能保持良好的机械、化学稳定性,从而能够有效地抑制锂枝晶的形成。除此之外,该PDMS薄膜能够与不同的电极材料兼容。通过发展新的电解质与PDMS保护膜协同工作,电池的电化学性能有望得到进一步的提高,为发展高性能的锂金属电池提供了思路 。
11.美国研发碳氧化硅玻璃-石墨烯纸电池电极 ,可减轻电池总重量10%
美国堪萨斯州立大学工程师研发出一种类似纸一样的电池电极,可帮助开发出更好的太空探索或无人机工具。

该团队通过被称为硅碳氧化物的玻璃陶瓷夹在化学或非化学改性的石墨烯片状材料中,构成三明治结构的电极。此种电池电极具备很多特性:比其他电池电极轻10%之多,循环效率接近100%,超过1000次充电放电循环;制作材料成本低廉,由硅行业附属品制成;可在零下15℃时正常工作,可广泛应用于航天航空领域。
12.中科院在高性能锂硫电池研究获进展 ——S负载量达90%,创造了最高负载量纪录
中国科学院理化技术研究所功能高分子材料研究中心发展了一种在三维多孔碳(3DPGC)结构中原位制备并负载硫的新方法,硫在保持纳米分散的前提下,负载量达到90%,创造了硫的最高负载量纪录,电极初始比容量高达1382mAhg-1;硫的原位负载还形成碳硫键,经过1000次循环后,平均每次循环的容量衰减仅为0.039%,达到了当前的最高循环稳定性。

图:3D S@ PGC复合物形貌和元素分布:(a-c)为在不同放大倍数下的SEM图片,(d-f)为TEM图片及对应形貌中C和S的分布
这一材料在提高硫的负载及利用效率的同时,还提高了电极材料的充放电循环稳定性,为新一代锂离子电池电极材料的设计开拓了新思路。
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