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      公司新聞

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      延長鋰電池壽命—納米二氧化硅三明治隔膜
      發布者:深圳市中科能源有限公司    發布時間:2017-01-04
      【高工鋰電綜合報道】

        鋰金屬電池作為高比容量電池體系之一,其枝晶生長、SEI膜的不穩定等問題一直是研究領域的重大挑戰。目前已有大量研究從電極材料、電解液、隔膜等方向提高鋰金屬電池的安全性。其中有很多研究通過強化隔膜的方式提高電池安全性,而通過涂布陶瓷材料提高隔膜強度是常用的方法之一。

      但該方法仍然存在一些問題:(1)涂布的陶瓷材料可與電極材料直接接觸,發生電化學反應;(2)為提高陶瓷材料對電解液的浸潤性,通常將其涂布在隔膜上,進行性能互補;(3)在充放電過程中,陶瓷材料可能從隔膜脫落。

        最近,CuiYi課題組通過制備納米二氧化硅三明治隔膜的方法來延長鋰金屬電池的壽命。相比于傳統的三明治隔膜,該隔膜的特點在于:(1)納米二氧化硅作為中間夾層,可防止副反應發生;(2)納米二氧化硅顆粒的堆積可為鋰離子和電解液的透過提供足夠的空間;(3)二氧化硅為絕緣材料,只有在鋰金屬刺入隔膜時才可發生反應,防止枝晶進一步生長。

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      1. 納米二氧化硅三明治隔膜示意圖及SEM

        實驗分別將納米二氧化硅三明治隔膜、普通隔膜、納米硅三明治隔膜、PMMA三明治隔膜進行對比,發現納米二氧化硅三明治隔膜可更有效的減緩枝晶進一步生長,提高鋰金屬電池的安全性。

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      2.(a)嵌鋰二氧化硅的STEM圖和(b)Li,(c)Si,(d)O 分布的EELS.(e)二氧化硅納米顆粒的放電曲線.(f)二氧化硅納米顆粒的CV曲線.

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      3.(a)不同隔膜抑制枝晶穿透對比圖.(b)納米二氧化硅三明治隔膜提高電池安全性示意圖

        綜上,該工作通過設計納米二氧化硅三明治隔膜,在枝晶刺入隔膜時有效減緩枝晶的進一步生長,提高鋰金屬電池的安全性,對鋰金屬電池的設計有指導意義。相關研究成果發表在著名刊物Advanced Materials(DOI10.1002/adma.201603987.KaiLiu, Denys Zhuo, Hyun-Wook Lee, Wei Liu, Dingchang Lin, Yingying Lu, and Yi Cui.Extending the Life of Lithium-Based Rechargeable Batteries by Reaction ofLithium Dendrites with a Novel Silica Nanoparticle Sandwiched Separator. Adv.Mater. 2016.)。

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