Adv。EnergyMater抑制多硫化物溶解的阻燃耐热型锂

　　随着电动汽车锂离子电池（LiBs）需求的快速增长，人们逐渐广泛关注其高比能量密度、低成本和可充电性能。人们普遍认为LiBs的安全性与高度易燃的隔膜和液体有机电解质密切相关，例如，聚丙烯（PP），碳酸亚乙酯（EC）和碳酸二乙酯（DEC）。目前，对克服易燃物的问题已有大量的研究进展，虽然可有效降低可燃性，但电池火灾风险仍然存在，特别是对于金属过量的锂金属电池。另外，这些电池是主要是传统的LiBs（LiFePO4，LiCoO2，LiMn2O4等），仍然不能满足新一代电池的高能量密度的要求。锂硫（LiS）电池比容量高为1675mAhg1，有望用于下一代储能。但是，多硫化锂（LiPSs）易溶于电解液，穿梭于正负极之间，从而导致硫化物易于沉积在锂电极上，加快电池的容量衰减和降低电池的库伦效率，阻碍了商业化LiS电池的应用。因此，实际应用LiS电池具有多硫化物（PS）溶解以及易燃硫和聚合物隔膜引起的严重安全问题。
　　近日，黑龙江大学李强教授和电子科技大学何卫东、熊杰教授团队在国际著名期刊AdvancedEnergyMaterials上发表了题目为ANonflammableandThermotolerantSeparatorSuppressesPolysulfideDissolutionforSafeandLongCycleLithiumSulfurBatteries的文章。在这项工作中，研究者通过电纺聚丙烯腈（PAN）和多磷酸铵（APP）制备了一种有效抑制PS溶解和耐高温性能的阻燃多功能锂离子电池隔膜（PANAPP），用于稳定安全锂硫电池。由于APP中含有丰富的胺基和磷酸根，PANAPP隔膜与PS有很强的结合作用，其中发挥强烈的电荷排斥力以抑制带负电的PS离子和自由基传导。此外，耐火APP在高温下确保电池的稳定性。使用PANAPP隔膜，LiS电池在800次循环中的容量保持率为83。因此，这种智能聚合物隔在稳定安全电池方面表现出潜在的应用前景。
　　方案1。用于LiS电池的具有热触发阻燃性能的多功能电纺隔膜的示意图。a）在工作中，PANAPP作为有效的多硫化物限制剂。b，c）热触发后，APP会熔化并覆盖电池表面隔绝空气和热量。
　　图1。a）PAN（顶部）和APP（底部）的化学结构。b）APP上Li2Sx的示意图，以及APP和LiS复合材料的结合能（Li2S8，Li2S6，Li2S4，Li2S3，Li2S2和Li2S）。c）PANAPP选定区域中的C，N和P的元素分布图。d，e）PANAPP膜SEM和横截面的图像。插图显示了PANAPP隔膜的数码照片。fh）PP，PAN和PANAPP隔膜使用双L的渗透装置的渗透实验。
　　图2。a）PP，PAN和PANAPP隔膜的阻燃性能。b）不同隔膜的燃烧时间长度。ce）燃烧前后SPP，SPAN和SPANAPP的宽扫XPS光谱。
　　图3。a）PP，PAN和PANAPP隔膜的平均热分析图。b）PP，PAN和PANAPP隔膜在不同的温度下LiS电池循环性能。c）不同电池在120C下的自放电行为。d）75C时不同电池的长循环容量。
　　图4。a）在0。1mVs1下PANAPP隔膜的CV曲线。b）在0。22C之间用PANAPP隔膜的电池充电放电曲线。c）PANAPP倍率性能。d）在1C下以PP，PAN和PANAPP为隔膜的电池的循环性能和库伦效率。e）8000次循环的长期循环稳定性。f）具有的PANAPP隔膜的充电放电曲线。g）高硫负载量（6mgScm2）条件下，PANAPP隔膜在0。51（0。05C）至2。01mAcm2（0。2C）的电流密度下的循环稳定性。
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