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    西安交大延衛教授課題組、丁書江教授課題組等在柔性電池研究領域取得重要進展
    2019-10-30  來源:中國聚合物網

      隨著人們對于便攜式可穿戴電子設備(如折疊手機、可穿戴檢測器、智能手環等)日益增長的需求,研發兼具高能量密度和柔性的能源存儲設備備受關注。鋰硫電池(2600 Wh kg?1)具有遠高于目前商業化鋰離子電池(<350 Wh kg?1)的理論能量密度,被認為是“后鋰電池時代”最具前景的儲能器件之一。但是,鋰硫電池仍然存在諸多問題,如可溶性多硫化物在正負極間的穿梭、活性物質硫低的負載量、電極較差的機械強度等,這些都嚴重阻礙了其實用化進程。特別在柔性應用中,常規隔膜、電極和集流體之間的堆疊設計難免會使各組件在反復彎折中產生空隙和錯位,引起絕緣硫化鋰的不均勻沉積以及界面問題,造成電池的容量衰減并產生安全隱患。

      針對以上問題,西安交通大學能動學院延衛教授課題組、理學院丁書江教授課題組與劍橋大學郗凱博士合作,巧妙利用集成化策略構筑了正極、集流體和隔膜“三位一體”的柔性纖維膜,并成功將其應用于鋰硫電池中。該一體化纖維膜展示了出色的柔韌性,在反復彎折過程后依然保持了良好的機械性能。得益于各層級間的協同作用,該集成化體系還實現了多硫化物錨定、電子/離子高效傳導以及高硫面載量(13.2 mg cm-2)。在實際應用中,該鋰硫柔性軟包電池亦可在180度反復彎曲狀態下穩定點亮由30個LEDs組成的燈帶,具有廣泛的應用前景。本研究集成化柔性電池的構筑思路可為便攜式柔性儲能系統的發展提供借鑒。

      該研究工作以《“三位一體”集成化纖維膜助力柔性和高負載鋰硫電池》(Flexible and High-Loading Lithium-Sulfur Batteries Enabled by Integrated Three-in-One Fibrous Membranes)為題,在環境能源領域頂級期刊《先進能源材料》(Advanced Energy Materials)上發表,并被評為當期“內封面”(Inside Front Cover),西安交通大學王嘉楠博士為本論文的第一作者,西安交通大學為第一署名單位。

      該項研究受到國家自然科學基金、中國博士后基金、陜西省自然科學基金等多個項目的支持。

      論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201902001

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