中國儲能網(wǎng)訊：4月7日，記者從重慶大學獲悉，該校航空航天學院徐朝和教授團隊和材料學院王榮華副教授針對金屬鋰電池存在的問題，設計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合隔膜。該復合隔膜能夠有效調(diào)節(jié)鋰離子沉積/溶出行為、催化多硫化物的轉(zhuǎn)化反應，從而實現(xiàn)金屬鋰負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用。
金屬鋰被認為是下一代高能量密度電池器件的理想負極材料，國家“十四五”規(guī)劃更是提出，基于金屬鋰負極研發(fā)能量密度達600Wh/kg(瓦時每千克)的顛覆性電池技術。
“但要實現(xiàn)該目標，目前還面臨諸多挑戰(zhàn)，特別是鋰枝晶和‘死鋰’形成所導致的性能衰減、短路甚至熱失控等問題。”徐朝和坦言，對電池體系而言，高比能鋰硫電池是未來高能化學電源的重要候選體系之一，但鋰硫電池除存在前述鋰負極側(cè)的共性挑戰(zhàn)外，硫正極側(cè)還面臨反應動力學緩慢、多硫化物穿梭和活性硫損失等多重復雜問題。因此，如何用簡便且實用的方案解決這些挑戰(zhàn)，成為以金屬鋰為負極研發(fā)高性能金屬鋰電池的前沿課題和關鍵核心技術。
據(jù)悉，重慶大學該團隊采用簡單的涂覆工藝，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載到商用聚烯烴隔膜上。理論模擬結果表明：該復合隔膜能夠保證鋰負極表/界面處離子和電場均勻分布，實現(xiàn)鋰離子的均勻輸運和沉積，進而削弱缺陷處的沉積放大效應，避免鋰枝晶和死鋰的產(chǎn)生。最后，基于該復合隔膜組裝的金屬鋰電池實現(xiàn)了穩(wěn)定循環(huán)，并展示了軟包鋰電池驅(qū)動小型電動機器人的應用。
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)申請了多項國家發(fā)明專利。由于該功能涂層還可賦予復合隔膜良好的耐熱性，可顯著提升金屬鋰電池的安全性，預計在未來具有廣泛的應用前景。
