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深圳大學Lei Wang, 深圳市計量質量檢測研究院電子電器檢測所Bin Zhang--多通道埃洛石納米管混合聚苯并咪唑隔膜用于增強鋰離子電池性能
       隔膜中鋰離子的微觀傳輸方式對于解決鋰枝晶不規(guī)則生長問題,從而提升電池工作的安全性至關重要,對電池的電化學性能也有積極的影響。此外,隔膜的耐熱性是衡量隔膜性能和電池使用安全性的重要指標。在本工作中,我們通過易于實現(xiàn)的NIPS將磺化和鋰化的埃洛石納米管引入到耐高溫的OPBI基質中,得到具有多種鋰離子微傳輸形貌的耐高溫隔膜。鋰離子可以穿梭于埃洛石納米管孔道、表面帶負電的磺酸基以及NIPS在隔膜內部形成的更大的指狀孔道中,產(chǎn)生高而均勻的鋰離子通量,防止過多的局部離子流導致鋰枝晶的過度生長。根據(jù)表征數(shù)據(jù),該隔膜表現(xiàn)出較為令人滿意的性能,如離子電導率為1.82 mS cm 1、孔隙率為82 %、電解液吸收率為397 %、在200 ℃時無明顯物理收縮。此外,采用OPBI@sHNT-Li20隔膜組裝的電池具有更高的放電容量(164.92 mAh·g 1)、循環(huán)更穩(wěn)定、倍率性能優(yōu)越。因此,OPBI@sHNT-Li隔膜有望在提高鋰離子電池的安全性和電化學性能方面發(fā)揮積極作用。
 
 
圖 1. (a)OPBI@sHNT-Li復合隔膜的制備過程(b)OPBI@sHNT-Li復合隔膜在電池內部的作用機理。
 
 
圖 2. (a)HNTs、sHNT-Li的TGA曲線和(b)FT-IR光譜;(c)隔膜的TGA曲線;(d)OPBI、OPBI@sHNT-Li20隔膜和sHNT-Li的FT-IR光譜。
 
 
圖3. 隔膜的 (a-c, j-l) 頂面、(d-f, m-o) 底面和 (g-i, p-r) 橫截面的 SEM 圖像。
 
 
 
圖 4. (a)OPBI@sHNT-Li20復合隔膜的折疊、彎曲、扭曲和恢復圖像;(b)電解質潤濕圖像和(c)隔膜的接觸角圖像。
 
 
圖 5. (a)隔膜在不同溫度下放置1小時后的圖像;(b)隔膜燃燒實驗。
 
 
圖6. (a)隔膜夾在兩塊鋼板之間組裝的電池的交流阻抗;(b)夾在兩個鋰電極之間的對稱電池隔膜的界面電阻;(c)隔膜夾在 LiFePO4 正極和鋼板之間組裝的電池的 LSV;(d)Li/隔膜/Li 的鋰沉積/剝離循環(huán)穩(wěn)定性。
 
 
圖 7. (a) 純鋰板的 SEM 圖像;(b d) 電池經(jīng)過 200 次循環(huán)后獲得的鋰陽極 SEM 圖像;(e) 電池內鋰枝晶生長的示意圖。
 
 
圖 8. 使用 (a) PP 和 (b) OPBI@sHNT-Li20 隔膜組裝的電池的充放電曲線;(c) LiPO4/Li 電池的循環(huán)性能和 (d) 倍率能力。
 
 
圖 9. 用 PP 和 OPBI@sHNT-Li 隔膜組裝的電池在(a)50 °C、0.5 C 和(b)90 °C、0.5 C 下的循環(huán)穩(wěn)定性。
  
       相關科研成果由深圳大學Lei Wang, 深圳市計量質量檢測研究院電子電器檢測所Bin Zhang等人于2024年發(fā)表在Journal of Membrane Science(https://doi.org/10.1016/j.memsci.2024.123417)上。原文:Multi-channeled halloysite nanotube-blended polybenzimidazole separators for enhancing lithium-ion battery performance
      原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.memsci.2024.123417

轉自《石墨烯研究》公眾號
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