单晶NCM启用多功能分离器设计,用于高性能-SPAN电池

科学领域:

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背景情况:

• 硫 (Li-S) 电池提供高能量密度,但面临着缓慢的氧化还原动力学和多硫化物穿在硫化聚烯 (SPAN) 等有机聚合物阴极中的挑战.
• 有限的活性材料利用和不良的循环稳定性阻碍了SPAN阴极的实际应用.

研究的目的:

• 开发一个多功能三层混合导电分离器,以提高带有SPAN阴极的Li-S电池的性能.
• 在Li-S电池系统中改善离子选择性,动力促进和界面稳定.

主要方法:

• 一个三层分离器的制造,包括单晶NCM811 (SC-NCM),BP2000碳和Li-Nafion粘合剂,在聚烯 (PP) 层 (PP 白SC-NCM 白PP) 之间嵌入.
• 将分离器集成到使用SPAN阴极的Li-S电池中.
• 电化学性能的表征,包括离子导电性,转移数,容量保留和速率能力.

主要成果:

• 三层分离器促进了Li+离子运输,增强了离子导电性 (1.82 × 10−3 S·cm−1),并改善了Li+转移数 (0.60).
• 电池显示出高初始放电能力 (1779 mAh·g^{-1在0.1C),良好的循环稳定性 (在1C的500个循环后80%的容量保留),以及显著的高速率能力 (771 mAh·g-1在10C).}
• 分离器抑制了热收缩和自放电,促进了稳定的固态氧化还原反应.

结论:

• 多功能三层混合导电分离器显著提高了带有SPAN阴极的Li-S电池的性能.
• 这种可扩展和可回收的分离器设计为高性能储能提供了一条可持续的途径.
• 这项研究为设计下一代电池的先进混合导电膜奠定了先例.