先进的可持续三层纤维素"纸张分离器"使用纳米-BaTiO₃功能化,用于离子电池和超级电容器中的应用

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 电化学 电化学 电化学
• 储能 储能 储能 储能 储能 储能

背景情况:

• 开发先进的分离膜对于提高储能设备的安全性和性能至关重要.
• 现有的分离器在热稳定性,机械强度和电解质兼容性方面经常面临局限性.

研究的目的:

• 为离子电池 (LIB) 和超级电容器 (SC) 制造可持续,低成本和改进的三层纤维素纸张分离器.
• 用纳米-酸 (BaTiO3) 粉末设计分离器,以增强其性能.

主要方法:

• 一个可扩展的制造工艺,涉及用聚乙烯化物 (PVDF) 进行尺寸化,使用乙烯 (SBR) 粘合剂浸纳米-BaTiO3,并用SBR溶液进行分层.
• 电解质的湿透性,机械强度,热稳定性 (缩小至200°C) 和电化学性能在LIBs (石墨红色纸分离器光LiFePO4) 中的表征.
• 评估细胞内化学稳定性,阻燃性 (垂直燃烧试验) 和与超级电容器和商业阴极材料 (LiFePO4,LiMn2O4,NCM111) 的兼容性.

主要成果:

• 制造的分离器表现出优异的电解质可湿性 (216-270%),快速的电解质和,高机械强度 (43.96-50.15MPa) 和零收缩率高达200°C.
• 电化学电池表现出与LiFePO4阴极相比较的容量保留和长期循环能力 (>96%的库伦比效率超过300个循环).
• 分离器在8周内表现出良好的细胞内化学稳定性,优良的阻燃性能,以及与超级电容器和各种商业阴极材料的兼容性.

结论:

• 开发的基于纳米-BaTiO3的三层纤维素纸张分离器为下一代储能设备提供了一个有希望的,可持续的和具有成本效益的替代方案.
• 该材料增强的机械,热和安全特性,加上其电化学性能和广泛的兼容性,使其适用于LIB和SC.