中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：4月7日，記者從重慶大學(xué)獲悉，該校航空航天學(xué)院徐朝和教授團(tuán)隊(duì)和材料學(xué)院王榮華副教授針對(duì)金屬鋰電池存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)并制備了一種具有超薄、輕質(zhì)、多功能性和耐高溫特性的復(fù)合隔膜。該復(fù)合隔膜能夠有效調(diào)節(jié)鋰離子沉積/溶出行為、催化多硫化物的轉(zhuǎn)化反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)金屬鋰負(fù)極以及鋰硫電池的穩(wěn)定循環(huán)，可望在金屬鋰電池得到應(yīng)用。
金屬鋰被認(rèn)為是下一代高能量密度電池器件的理想負(fù)極材料，國(guó)家“十四五”規(guī)劃更是提出，基于金屬鋰負(fù)極研發(fā)能量密度達(dá)600Wh/kg(瓦時(shí)每千克)的顛覆性電池技術(shù)。
“但要實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，目前還面臨諸多挑戰(zhàn)，特別是鋰枝晶和‘死鋰’形成所導(dǎo)致的性能衰減、短路甚至熱失控等問(wèn)題?！毙斐吞寡裕瑢?duì)電池體系而言，高比能鋰硫電池是未來(lái)高能化學(xué)電源的重要候選體系之一，但鋰硫電池除存在前述鋰負(fù)極側(cè)的共性挑戰(zhàn)外，硫正極側(cè)還面臨反應(yīng)動(dòng)力學(xué)緩慢、多硫化物穿梭和活性硫損失等多重復(fù)雜問(wèn)題。因此，如何用簡(jiǎn)便且實(shí)用的方案解決這些挑戰(zhàn)，成為以金屬鋰為負(fù)極研發(fā)高性能金屬鋰電池的前沿課題和關(guān)鍵核心技術(shù)。
據(jù)悉，重慶大學(xué)該團(tuán)隊(duì)采用簡(jiǎn)單的涂覆工藝，將氧化石墨烯納米片包裹的硫化釩和單寧酸功能涂層均勻的負(fù)載到商用聚烯烴隔膜上。理論模擬結(jié)果表明：該復(fù)合隔膜能夠保證鋰負(fù)極表/界面處離子和電場(chǎng)均勻分布，實(shí)現(xiàn)鋰離子的均勻輸運(yùn)和沉積，進(jìn)而削弱缺陷處的沉積放大效應(yīng)，避免鋰枝晶和死鋰的產(chǎn)生。最后，基于該復(fù)合隔膜組裝的金屬鋰電池實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定循環(huán)，并展示了軟包鋰電池驅(qū)動(dòng)小型電動(dòng)機(jī)器人的應(yīng)用。
徐朝和透露，該系列研究成果近期分別發(fā)表在Nano Energy(Nano Energy, 2022, 95, 106982)和 Advanced Science(Advanced Science, 2022, 2102215)上，并已經(jīng)申請(qǐng)了多項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利。由于該功能涂層還可賦予復(fù)合隔膜良好的耐熱性，可顯著提升金屬鋰電池的安全性，預(yù)計(jì)在未來(lái)具有廣泛的應(yīng)用前景。
