具有多层次自组装浆料构建的稳定电极骨架的高性能柔性硫正极

发布时间:2022年07月22日

锂硫(Li-S)电池具有高能量和功率密度、低毒性、低成本和高硫利用率等优点,是很有前途的下一代电能存储设备。实际应用中其低电导率、多硫化锂(LiPS)穿梭效应和充电/放电循环过程中显着的体积变化等问题极大地限制了锂硫电池的使用。锂硫电池的电化学性能从根本上取决于其复合硫正极的结构和机械稳定性。由于组件之间的相互作用不可控,因此稳定的复合电极结构的开发是亟须解决的。

本工作中,课题组联合长春应用化学研究所卢宇源研究员课题组提出了一种基于双组分(聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮)极性粘合剂溶液的自组装电极浆料策略,利用碳纳米管在水蒸气诱导相分离的过程中形成多级多孔结构获得了结构稳定的复合电极。制得的电极骨架具有非常稳定的电子导电网络,其多孔结构不仅具有良好的多硫化物捕获能力,而且提供了多层次离子传输通道。硫负载量为4.53 mg/cm2的复合硫正极在3.74 mA/cm2的电流密度下和1000次循环内表现出高达485 mAh/g的稳定的比容量。同时,整合在柔性锂硫软包电池中的复合硫正极(硫负载量为14.5 mg/cm2)在0.72 mA/cm2的电流密度下以600 mAh/g的高容量实现了78次循环。本研究为调节锂硫电池电极结构和提高电池性能提供了一条新的潜在途径。

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Wei Yang1*, High-Performance Flexible Sulfur Cathodes with Robust Electrode Skeletons Built by a Hierarchical Self-Assembling Slurry, 录用时间:2022719

全文链接:https://doi.org/10.1002/advs.202201881