我校纳米纤维膜在锂金属电池中的应用研究取得新进展

发布时间:2020-03-18文章来源:纺织科学与工程学院 邓南平浏览次数:442

近日,我校新型纤维及非织造材料团队研制的多尺度结构纳米纤维膜在锂硫电池、聚合物全固态电池等锂金属电池中应用展现出了优异的性能,为新型高性能储能器件的发展提供了新思路。

随着储能器件如电动汽车以及智能电网的飞速发展,对于电池的能量密度提出了更高的要求。锂金属负极凭借着其极高的理论质量比容量和较低的电化学氧化还原电位,被认为是最有可能实现高比能电池系统的负极材料。然而,由于锂枝晶的不可控生长以及充放电过程中的低库仑效率、电极粉化甚至电池短路等一系列问题,严重阻碍了锂金属电极材料的大规模应用。

我校新型纤维及非织造材料团队采用静电纺丝技术制备出一种包含四丁基六氟磷酸铵(TBAHP)和聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)间位芳纶(PMIA)的耐高温树枝状多尺度结构纳米纤维凝胶隔膜,并用于锂金属电池。该隔膜具有优异的电解液亲和力,从而使隔膜与锂负极之间表现出良好的界面相容性,有效地促进锂离子的均匀沉积/溶解行为。这种凝胶隔膜表现出较高的孔隙率、较小的孔径和均匀分布的孔结构,大大减缓锂枝晶的生成,防止安全事故的发生。此外,该多尺度凝胶隔膜还具有较高的拉伸强度和优异的热稳定性,这进一步保证了所组装电池的实用安全性。相关成果以“Highly multiscale structural Poly(vinylidene fluoridehexafluoropropylene) / poly-m-phenyleneisophthalamide separator with enhanced interface compatibility and uniform lithium-ion flux distribution for dendrite-proof lithium-metal batteries”(《防锂枝晶生成锂金属电池用多尺度耐高温凝胶化隔膜》)为题发表在国际知名期刊Energy Storage Materials (实时影响因子15.09)上。论文第一作者为天津工业大学纺织科学与工程学院博士研究生赵慧娟,通讯作者为康卫民教授等。该成果获国家自然科学基金面上项目和天津市自然科学基金面上项目资助。

据悉,我校纺织科学与工程学科自入选国家“双一流”建设学科以来,积极鼓励师生聚焦国家重大战略需求和国际学术前沿,开展高水平创新性研究,研究生培养质量不断提升,我校纺织学科在高水平论文数量和质量上均取得突破。以博士研究生赵慧娟为例,该生自入学以来,不畏艰难,勇攀科研高峰,以第一作者发表SCI一区论文5篇,其中2篇入选ESI高被引论文。我校纺织科学与工程学科将进一步促进科技论文向注重质量的内涵式发展转变,推动“双一流”建设。

文献链接:HuijuanZhao, NanpingDeng, WeiminKang*, ZongjieLi, GangWang, Bowen Cheng*. Highly multiscale structural Poly(vinylidene fluoridehexafluoropropylene) / poly-m-phenyleneisophthalamide separator with enhanced interface compatibility and uniform lithium-ion flux distribution for dendrite-proof lithium-metal batteries. Energy Storage Materials, 26 (2020) 334-348. (DOI: https://doi.org/10.1016/j.ensm.2019.11.005).

(审稿:纺织科学与工程学院 刘雍 编辑:宣传部 石晓霞)


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