鋰硫電池具有較高的理論能量密度,被認為是最有發(fā)展?jié)摿Φ南乱淮吣芰棵芏葍δ芷骷弧Ｈ欢嗔蚧锎┻^隔膜形成的穿梭效應(yīng)導(dǎo)致電池容量衰減過快、使用壽命降低,嚴重阻礙了鋰硫電池商業(yè)化。以層狀氧化石墨烯為模板,采用氧化還原法合成了二氧化錳納米片,通過低壓抽濾獲得二氧化錳改性隔膜。利用TEM、XRD、FTIR、SEM、AFM等對該二氧化錳納米片及改性隔膜的微觀結(jié)構(gòu)、形貌等進行表征;采用恒電流充放電、循環(huán)伏安法、電化學(xué)阻抗法對二氧化錳改性隔膜電化學(xué)性能進行測試。研究結(jié)果表明,二氧化錳納米片能均勻覆蓋聚丙烯隔膜表面的微孔,通過物理阻隔和催化作用,有效抑制了多硫化物的穿梭,提高了鋰硫電池的比容量和循環(huán)穩(wěn)定性。 

【文章來源】：化工學(xué)報. 2020,71(05)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

Li2S6的吸附實驗及滲透實驗

為了研究MnO2的催化作用，進行了對稱電池實驗，實驗結(jié)果如圖9(a)所示，Super-P電極沒有明顯的反應(yīng)電流；相比于GO，當(dāng)電極為MnO2時，反應(yīng)電流最大，這證明了MnO2具有催化作用，可加快多硫化物的轉(zhuǎn)化，提高電化學(xué)反應(yīng)速率[30-31]。對充放電后的電池進行拆卸后，取出PP隔膜和MnO2/PP隔膜進行紅外光譜測試，測試結(jié)果如圖9(b)所示，MnO2/PP隔膜的光譜中在668 cm-1處出現(xiàn)聚硫酸鹽化合物的特征峰[32]，表明聚硫酸鹽化合物的生成，而純PP隔膜中沒有出現(xiàn)聚硫酸鹽化合物的特征峰，這排除了多硫化合物被空氣氧化生成聚硫酸鹽的可能。2.2 電化學(xué)性能分析

為了研究MnO2/PP隔膜能否提高鋰硫電池氧化還原反應(yīng)速率，對分別裝配有MnO2/PP隔膜、GO/PP隔膜、商業(yè)PP隔膜的電池進行了CV測試。循環(huán)伏安曲線如圖12所示，曲線均顯示出兩個明顯的還原峰和一個氧化峰，這是鋰硫電池典型的電化學(xué)特征[37-38]。此外，氧化峰與還原峰之間的電壓差可以反映電池的極化程度，電壓差為硫的還原峰ⅰ和氧化峰ⅱ之間的差值[39]。圖中顯示裝配有PP、GO/PP和MnO2/PP隔膜的鋰硫電池的兩峰差距分別為0.35、0.31和0.29 V，這與恒流充放電平臺之間的電壓差趨勢相同；與商業(yè)PP隔膜相比，裝配有MnO2/PP隔膜的鋰硫電池的兩峰差距減小了0.06 V。這表明其極化程度減小，這是由于二氧化錳對多硫化物具有催化作用，同時二氧化錳修飾層能夠改善隔膜與電解液的浸潤性，降低了內(nèi)阻，這使得電池內(nèi)部所進行的氧化反應(yīng)更為徹底。圖1 1 PP、GO/PP、MnO2/PP隔膜的阻抗圖

【參考文獻】：
期刊論文
[1]高性能鋰硫電池研究進展[J]. 劉帥,姚路,章琴,李路路,胡南滔,魏良明,魏浩.  物理化學(xué)學(xué)報. 2017(12)
[2]復(fù)合隔膜在鋰硫電池中的應(yīng)用評述[J]. 許睿,趙夢,黃佳琦.  儲能科學(xué)與技術(shù). 2017(03)
[3]鋰硫電池先進功能隔膜的研究進展[J]. 黃佳琦,孫瀅智,王云飛,張強.  化學(xué)學(xué)報. 2017(02)



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