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中南大學(xué)Jiuqing Liu等--界面聚合改性聚醚酰亞胺隔膜在鋰離子電池中的應(yīng)用
       鋰-氧(Li-O2)電池具有超高的理論能量密度(3500 Wh kg-1),受到了廣泛關(guān)注。 然而,鋰金屬負(fù)極不穩(wěn)定、能量效率低和電解質(zhì)分解等關(guān)鍵問題嚴(yán)重阻礙了其應(yīng)用。 在此,我們提出了一種基于界面聚合(IP)的隔膜改性方法來解決這些問題。 得到的界面聚合層在聚醚酰亞胺(PEI)隔膜表面表現(xiàn)出良好的離子選擇性滲透性,極大地抑制了電極間較大的EMIM+、TFSI-和BF4-的離子傳輸。 因此,具有代表性的 P2PEI 隔膜表現(xiàn)出最佳的循環(huán)性能,與其組裝的 Li-O2 電池即使在 0.05 mA cm-2 的電流密度和 1000 mAh g-1 的有限比容量下也能穩(wěn)定運(yùn)行超過 135 個(gè)循環(huán)。
 
 
圖 1 界面聚合工藝方案。
 

圖 2. P/PEI (A1-A3)、P1-PEI (B1-B3)、P2-PEI (C1-C3) 和 P3-PEI (D1-D3) 隔膜的 SEM 圖像:(1) 上表面,(2) 底面和(3)橫截面圖。
 
 
圖 3. (A) FTIR 光譜和 (B) P/PEI、P1-PEI、P2-PEI 和 P3-PEI 隔膜的液體電解質(zhì)吸收時(shí)間曲線。  (C) P/PEI 和 (D) P2-PEI 隔膜的鋰離子遷移數(shù)。
 
 
圖 4. (A) 使用 P/PEI、P1-PEI、P2-PEI 和 P3-PEI 隔膜組裝的 Li-O2 電池的循環(huán)性能,(B) 使用 P2-PEI 的 Li-O2 電池的充電/放電曲線,和 (C) 電壓 − 不同分離器的時(shí)間曲線。
 
 
圖 5. 循環(huán)前后 Li-O2 電池鋰金屬拆解的 SEM:(A-C) 分別為循環(huán)前、第 1 次循環(huán)后和第 30 次循環(huán)后的鋰金屬。 具有 (D) P1-PEI、(E) P2-PEI 和 (F) P3-PEI 隔膜的 Li-O2 電池的交流阻抗譜。 Li-O2電池的等效電路:(G)循環(huán)前和(H)循環(huán)后。
  
相關(guān)研究成果由中南大學(xué)Jiuqing Liu等人2022年發(fā)表在ACS Applied Polymer Materials (https://doi.org/10.1021/acsapm.2c00718)上。原文:Interfacial Polymerization-Modified Polyetherimide (PEI) Separator for Li–O2 Battery with Boosted Performance。
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