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前沿丨电池领域研究进展汇总(2019.06.01-06.10)


来源:中国粉体网   粉体人

[导读]  电池领域研究进展汇总(2019.06.01-06.10)

化学所在高性能锂离子电池电极材料研究中取得进展


相关研究团队提出了一种基于表面纳米精度的限域相变提升电极材料稳定性的机制:基于可控的表面高温固相反应,引入锌离子促进镍锰酸锂的表面尖晶石结构转变为类岩盐相、层状相两者的复合构型,精确调控两相比例,在不牺牲材料电化学活性的前提下提升了材料的结构稳定性。这种特殊的表面相态调控机制能够克服常规表面惰性包覆方式对电荷传输的损害,为基于电极材料自身表面化学特性调控,获得兼具高容量、高稳定性的关键电极材料提供了新的手段和机制,相关工作发表在《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 4900-4907)。

 



Zn2+促使尖晶石结构表面产生相变:精确控制固相反应,获得层状和类岩盐共存的表面两相区,基于相结构和构成的优化提升电极材料的稳定性


范红金课题组:基于超薄非晶MoS2活性层构筑高性能柔性锂空气电池


南洋理工大学范红金教授课题组,先是制备了空心泡沫石墨-碳纳米管复杂三维分层结构,然后采用优化的调压截流原子层沉积技术,实现了~5nm厚度的超薄非晶二硫化钼沉积,该空气极组装的锂空气电池展现出了优异的电化学性能、较好的柔性和一定大气运行能力。该研究成果以“Atomic‐Layer‐Deposited Amorphous MoS2 for Durable and Flexible Li-O2 Batteries”为题目发表在Small Methods上(DOI: 10.1002/smtd.201900274),南洋理工大学访问学者宋明为该论文第一作者。



 

本工作与南洋理工大学李湘林博士和Alfred Tok教授合作完成,工作所使用具有独特调压截流功能ALD系统由李博士设计打造,目前李博士已带领团队在中国东莞成立公司,专注于原子层沉积装备、工艺及应用开发。


柔韧、自支撑MXene-S导电纸用作长寿命锂硫电池


南京工业大学杨建教授和瑞士联邦理工学院联邦材料科学技术研究所张传芳博士研究团队通力合作,在前期制备出了S@Ti3C2Tx复合浆料电极,并发现MXene通过其表面的–OH化学吸附LiPSs并进一步原位形成亚硫酸盐保护层,从而有效抑制了LiPSs的溶解和穿梭,展现了MXene在固硫、实现长程稳定性锂硫电池方面的巨大潜力。最近,他们又采用干法化学蒸镀的思路,制备出了具有出色柔韧性的Ti3C2Tx/S导电纸,阐明了Ti3C2Tx的固硫机制,将其直接用作Li-S电池无粘结剂正极获得了循环1500圈后每圈衰减0.014%的超低容量衰减率,并且基于Ti3C2Tx/S导电纸首次制备出了软包半电池和Ge-S全电池原型器件。




Scheme1.柔韧、自支撑的Ti3C2Tx/S导电纸的制备示意图


天津大学Nano Energy: 多孔纳米二氧化硅复合聚乙烯醇基聚合物电解质用于长循环寿命的柔性锌空气电池


天津大学材料学院在Nano Energy上发表了题为“Porous Nanocomposite Gel Polymer Electrolyte with High Ionic Conductivity and Superior Electrolyte Retention Capability for Long-Cycle-Life Flexible Zinc–Air Batteries”的文章。该工作制备了一种多孔结构的PVA来改善其聚合物电解质总体的吸液性,另一方面,通过引入表面具有羟基的二氧化硅纳米颗粒以提高电解质的保湿性。并且,通过改变纳米二氧化硅颗粒的引入量,获得了具有最佳添加量(5wt.%)的多孔纳米二氧化硅复合PVA基聚合物电解质。该电解质表现出优异的离子电导率(57.3 mS cm–1)和电解质保持能力以及良好的热学和机械性能,使用该电解质组装的柔性锌空气电池表现出长达48小时的优异的循环稳定性,稳定的放电性能和较高的功率输出。更值得一提的是,使用这种多孔纳米二氧化硅复合PVA基聚合物电解质组装的柔性锌空气电池可以为多种电子装置提供动力,同时可以承受各种弯曲条件的变形而没有任何性能降低。


参考来源:

中科院官网、能源学人、材料人


(中国粉体网编辑整理/墨玉)

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