中山大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院孟躍中教授課題組在高分子領(lǐng)域頂級綜述期刊《Progress in Polymer Science》發(fā)表題目為“Polymers for High Performance Li-S Batteries: Material Selection and Structure Design”的綜述論文。基于聚合物獨特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以及相關(guān)的電化學(xué)機理,綜述了各種聚合物在Li-S電池中的應(yīng)用,以解決導(dǎo)電性差、穿梭效應(yīng)、Li2Sn沉積、體積膨脹和Li枝晶問題。
鋰硫電池是以硫元素作為電池正極,金屬鋰作為負極的一種鋰電池。單質(zhì)硫在地球中儲量豐富,具有價格低廉、環(huán)境友好等特點。利用硫作為正極材料的鋰硫電池,其材料理論比容量和電池理論比能量較高,分別達到 1675mAh/g 和 2600Wh/kg,遠遠高于商業(yè)上廣泛應(yīng)用的鈷酸鋰電池的容量(150mAh/g和250 Wh/kg)。并且硫是一種對環(huán)境友好的元素,對環(huán)境基本沒有污染,是一種非常有前景的鋰電池。
孟躍中教授課題組一直從事鋰硫電池中的高分子材料選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計研究工作,針對鋰硫電池存在的問題,包括硫正極導(dǎo)電性差及體積膨脹、多硫離子穿梭效應(yīng)、多硫化鋰沉積及鋰負極產(chǎn)生鋰枝晶等,提出了一系列的解決方案:利用各種天然、廉價高分子的碳化對硫顆粒進行包裹以提高導(dǎo)電性并提供緩沖空間;合成帶電高分子來包裹硫正極或制成電池隔膜、凝膠電解質(zhì)、固態(tài)電解質(zhì),減緩多硫離子的穿梭效應(yīng);在鋰負極表面覆蓋薄層高分子,在不影響鋰離子傳導(dǎo)的前提下抑制鋰枝晶的產(chǎn)生。這一系列的研究,有效地提高了鋰硫電池的循環(huán)性能、倍率性能,為鋰硫電池的產(chǎn)業(yè)化做出了有益的探索。目前,相關(guān)成果正在電池企業(yè)進行深化和細化研究,如果鋰硫電池進入市場,將極大改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)生活方式。
該論文第一通訊作者為中山大學(xué)孟躍中教授(http://emi.sysu.edu.cn/),第二通訊作者為美國康涅狄格大學(xué)孫陸逸教授(http://wp.luyi-sun.uconn.edu/),論文共同第一作者為黃盛副研究員和博士生關(guān)瑞騰。
論文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0079670018301266
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