| 中空碳双面修饰的隔膜在高性能锂硫电池中的应用 |
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| 引用本文： | 张渝,赵芳芳,潘聪,王鹏,魏良明.中空碳双面修饰的隔膜在高性能锂硫电池中的应用[J].无机化学学报,2024,40(6):1218-1232. |
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| 作者姓名： | 张渝 赵芳芳 潘聪 王鹏 魏良明 |
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| 作者单位： | 嘉兴南湖学院新材料工程学院, 嘉兴 314001;上海交通大学电子信息与电气工程学院微纳电子系, 上海 200240;嘉兴大学数据科学学院, 嘉兴 314001;嘉兴大学生物与化学工程学院, 嘉兴 314001 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金(No.51272155，21875061，21975066)和浙江省教育厅科研基金(No.Y202249253)资助。 |
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| 摘 要： | 为减少多硫化锂(LIPs)“穿梭效应”及锂枝晶对锂硫电池的影响，采用刮涂法制备中空碳材料修饰隔膜。接触角测试表明修饰隔膜对LIPs具有更强的吸引力，其对LIPs“穿梭”的有效抑制也可以通过渗透性实验进一步得到印证。在隔膜的正极对称电池测试中，电流响应显示中空碳材料的催化使LIPs快速转化为Li2S。通过隔膜的负极对称电池测试发现修饰隔膜呈现出更稳定的电压-时间曲线。为证明隔膜修饰对锂硫电池性能改进的效果，分别采用聚丙烯(PP)隔膜、单面改性和双面改性的PP隔膜组装成纽扣电池并进行电化学测试，其中电极材料的硫负载量为1.8~2.0 mg·cm-2。GITT(恒电流间歇滴定法)测试和锂离子扩散系数计算表明，改性隔膜的离子传输更快且阻抗较小。通过分析第1、5、10、50及100次的充放电循环阻抗谱图发现，中空碳材料的多通道能够为锂离子的传输提供更多的通道，因此能够使锂离子具有更加稳定的扩散行为。在电流密度为0.2C时，由双面改性隔膜组装的锂硫电池在首次充放电时有1 035 mAh·g-1的可逆比容量，700圈后仍有500 mAh·g-1的高比容量，并在高硫负载时表现出500 mAh·g-1的可逆比容量。双面修饰隔膜赋予了锂硫电池优异的电化学性能，这是由于中空碳材料的修饰加速了LIPs的转化和吸附，有效缓解了LIPs的穿梭效应，且对锂枝晶有很好的抑制作用，提高了锂硫电池的安全性。
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| 关 键 词： | 锂硫电池 多孔碳 多硫化物 隔膜修饰 |
| 收稿时间： | 2023/10/30 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2024/3/31 0:00:00 |
Application of double-side modified separator with hollow carbon material in high-performance Li-S battery |
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| ZHANG Yu,ZHAO Fangfang,PAN Cong,WANG Peng,WEI Liangming.Application of double-side modified separator with hollow carbon material in high-performance Li-S battery[J].Chinese Journal of Inorganic Chemistry,2024,40(6):1218-1232. |
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| Authors: | ZHANG Yu ZHAO Fangfang PAN Cong WANG Peng WEI Liangming |
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| Institution: | College of Advanced Materials Engineering, Jiaxing Nanhu University, Jiaxing, Zhejiang 314001, China;School of Electronic Information and Electrical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China;College of Data Science, Jiaxing University, Jiaxing, Zhejiang 314001, China;College of Biological, Chemical Sciences and Engineering, Jiaxing University, Jiaxing, Zhejiang 314001, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | Li-S battery porous carbon polysulfide separator modification |
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