MoS_2纳米片功能化PAN锂金属电池隔膜的制备及锂枝晶抑制作用

摘要

引导锂离子流的均匀分布可以有效抑制锂枝晶的形成-生长,推动锂金属电池的产业化应用.本文采用化学插层法制备出单层或少层、结构完整的MoS_2纳米片,将二维MoS_2纳米片喷涂到静电纺聚丙烯腈(PAN)纤维膜上,制得MoS_2@PAN复合隔膜.MoS_2涂层的引入不仅提高了离子电导率(1.02 mS/cm)、Li~+迁移数(0.59)和电解液亲和性,而且降低了复合隔膜的孔径,使其孔径分布均一.这些特性协同作用,调控了通过MoS_2@PAN复合隔膜的Li~+流分布,促进了Li~+在锂金属表面的均匀沉积,抑制了锂枝晶的形成-生长.因此,MoS_2@PAN复合隔膜组装的Li/Li电池在1 mA/cm~2电流密度下以14 mV的超低过电位可稳定循环长达500 h,循环后的锂金属表面没有明显的枝晶生长.此外,MoS_2@PAN复合隔膜组装的LiFePO_4/Li电池在2C倍率下循环550次后保持92%的初始容量,表现出更稳定的循环性能.通过隔膜调节Li~+通量实现了锂的均匀沉积,为抑制锂枝晶的形成-生长提供了一种可行的策略.

关键词

二维材料 / MoS_2纳米片 / 锂金属电池隔膜 / 调节Li+通量 / 抑制锂枝晶形成-生长

基金资助

浙江省自然科学基金(批准号:LGF21E030003,LTGC23B050004); 国家自然科学基金(批准号:51503079); 嘉兴市科技计划项目(批准号:2021AD10012)资助