通过调节聚合度来轻松制造用于高性能离子电池的再生纤维素基分离器
Zhijun Hu1, Quanxin Liu1, Qinghua Zhang2
1Key Laboratory of Recycling and Eco-treatment of Waste Biomass of Zhejiang Province, Zhejiang University of Science and Technology, Hangzhou 310023, China.
International journal of biological macromolecules
|April 27, 2024
概括
从溶解纸开发出再生纤维素分离器,为离子电池提供了经济高效的替代方案. 优化纤维素聚合度提高了分离器性能和电池效率.
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
- 聚合物科学 聚合物科学
背景情况:
- 基于纤维素的分离器对于离子电池 (LIB) 是非常重要的,因为它们的湿透性和热稳定性.
- 目前高成本的纳米纤维素和细菌纤维素限制了LIB分离器的广泛采用.
- 开发具有成本效益和高性能的纤维素分离器对于推进LIB技术至关重要.
研究的目的:
- 准备再生纤维素 (RC) 分离器,从不同程度的聚合物 (DPs) 的溶解纸.
- 调查纤维素DP对RC分离器结构和电化学性能的影响.
- 与商业替代品相比,评估LIB中的RC分离器的性能.
主要方法:
- 再生纤维素 (RC) 分离器是使用NaOH/尿素/尿素溶解系统和非溶剂诱导相分离来合成的.
- 使用不同程度的聚合物 (DPs) 的溶解纸.
- 分离器属性 (多孔性,孔径,电解质吸收,抗拉强度,离子导电性) 的特征.
- 在LIBs中测试了电化学性能.
主要成果:
- 纤维素DP显著影响了分离器的机械,结构和电化学性能.
- 599的最佳DP产生了一个RC分离器,其度为56.1%,平均孔径为305nm,电解质吸收率为339%,拉伸强度为38.3MPa,离子导电率为1.88mS·cm-1.
- 使用最佳RC分离器的LIBs在0.5°C的100个循环中表现出156.55mAh/g的特异容量,高于96%的库伦比效率,性能优于Celgard2400和其他纤维素分离器.
结论:
- 聚合度是定制LIBs再生纤维素分离器性能的一个关键因素.
- 从溶解纸中获得的RC分离器为传统LIB分离器提供了一个有希望的,高性能和潜在的成本效益的替代品.
- 这项研究有助于开发用于下一代储能设备的先进纤维素基材料.
