中科院福建物质结构研究所锂硫电池隔膜材料研究取得进展

本报讯 中科院福建物质结构研究所王瑞虎研究员课题组近日在锂硫电池隔膜材料研究上取得新进展。

课题组利用金属纳米粒的催化效应，以离子聚合物包覆氧化石墨烯为前驱体，通过离子交换和高温焙烧技术制备得到了钴、氮均匀掺杂的多孔碳纳米片复合材料。该复合材料修饰的隔膜不仅可以通过物理/化学作用有效阻挡多硫化物穿梭通过隔膜，而且可以起到电催化剂作用，进一步促进被拦截的多硫化物进行催化转化。使用催化效应助力的修饰隔膜电极的电化学性能优于目前报道的大多数碳基正极材料，实现了锂硫电池硫负载量、体积容量和面容量的同步提升，这对高能量密度锂硫电池的设计构筑具有重要意义。

锂硫电池由于高的理论比容量和能量密度，以及硫的低成本和环境友好等优势被视为最有应用前景的高容量存储体系之一。然而，该电池的商业化应用仍存在一些技术挑战，如固体硫化物的绝缘性，可溶性长链多硫化物的穿梭效应以及充放电期间硫的体积变化大等。这些问题通常导致硫的利用率低，循环寿命差，甚至一系列安全问题。如何大幅提高锂硫电池的实际能量密度和循环稳定性已成为当前研究的热点之一。