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我校納米纖維膜在鋰金屬電池中的應用研究取得新進展
發布人:郭建輝  發布時間:2020-04-08   瀏覽次數:153

近日,我校新型纖維及非織造材料團隊研制的多尺度結構納米纖維膜在鋰硫電池、聚合物全固態電池等鋰金屬電池中應用展現出了優異的性能,為新型高性能儲能器件的發展提供了新思路。

隨著儲能器件如電動汽車以及智能電網的飛速發展,對于電池的能量密度提出了更高的要求。鋰金屬負極憑借著其極高的理論質量比容量和較低的電化學氧化還原電位,被認為是最有可能實現高比能電池系統的負極材料。然而,由于鋰枝晶的不可控生長以及充放電過程中的低庫侖效率、電極粉化甚至電池短路等一系列問題,嚴重阻礙了鋰金屬電極材料的大規模應用。

我校新型纖維及非織造材料團隊采用靜電紡絲技術制備出一種包含四丁基六氟磷酸銨(TBAHP)和聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)間位芳綸(PMIA)的耐高溫樹枝狀多尺度結構納米纖維凝膠隔膜,并用于鋰金屬電池。該隔膜具有優異的電解液親和力,從而使隔膜與鋰負極之間表現出良好的界面相容性,有效地促進鋰離子的均勻沉積/溶解行為。這種凝膠隔膜表現出較高的孔隙率、較小的孔徑和均勻分布的孔結構,大大減緩鋰枝晶的生成,防止安全事故的發生。此外,該多尺度凝膠隔膜還具有較高的拉伸強度和優異的熱穩定性,這進一步保證了所組裝電池的實用安全性。相關成果以“Highly multiscale structural Poly(vinylidene fluoridehexafluoropropylene) / poly-m-phenyleneisophthalamide separator with enhanced interface compatibility and uniform lithium-ion flux distribution for dendrite-proof lithium-metal batteries”(《防鋰枝晶生成鋰金屬電池用多尺度耐高溫凝膠化隔膜》)為題發表在國際知名期刊Energy Storage Materials (實時影響因子15.09)上。論文第一作者為天津工業大學紡織科學與工程學院博士研究生趙慧娟,通訊作者為康衛民教授等。該成果獲國家自然科學基金面上項目和天津市自然科學基金面上項目資助。

據悉,我校紡織科學與工程學科自入選國家“雙一流”建設學科以來,積極鼓勵師生聚焦國家重大戰略需求和國際學術前沿,開展高水平創新性研究,研究生培養質量不斷提升,我校紡織學科在高水平論文數量和質量上均取得突破。以博士研究生趙慧娟為例,該生自入學以來,不畏艱難,勇攀科研高峰,以第一作者發表SCI一區論文5篇,其中2篇入選ESI高被引論文。我校紡織科學與工程學科將進一步促進科技論文向注重質量的內涵式發展轉變,推動“雙一流”建設。

文獻鏈接:HuijuanZhao, NanpingDeng, WeiminKang*, ZongjieLi, GangWang, Bowen Cheng*. Highly multiscale structural Poly(vinylidene fluoridehexafluoropropylene) / poly-m-phenyleneisophthalamide separator with enhanced interface compatibility and uniform lithium-ion flux distribution for dendrite-proof lithium-metal batteries. Energy Storage Materials, 26 (2020) 334-348. (DOI: https://doi.org/10.1016/j.ensm.2019.11.005).

(審稿:紡織科學與工程學院 劉雍 編輯:宣傳部 石曉霞)


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