PEG-VN改性PP隔膜用于高稳定性高效率锂硫电池

摘要

锂硫（Li-S）电池因其高理论能量密度被视为下一代能源存储系统中最有前景的候选者之一。然而，Li-S电池的实际应用受到锂离子（Li⁺）传输效率低和由于穿梭效应引起的快速容量衰减的限制。在此，我们报道了一种复合材料，由聚乙二醇（PEG）和氮化钒（VN）纳米片涂覆在商业聚丙烯（PP）隔膜上，称为PEG-VN@PP隔膜。VN纳米片所表现出的超催化效应和吸附特性显著增强了多硫化物的转化，从而提高了Li-S电池的容量和稳定性。由于PEG的涂层，Li⁺被极性官能团吸引，实现了选择性传输，改善了Li⁺的传输效率和Li-S电池的倍率性能。使用硫质量负载为1.2 mg·cm^-2的碳纳米管/硫阴极组装的Li-S电池，展现出高达782.0 mAh·g^-1的比容量，并在1C (1675 mA·g^-1)条件下经过700个循环后平均容量衰减为0.048%。

关键词

氮化钒 / 聚乙二醇 / 隔膜修饰 / 穿梭效应 / 锂硫电池

基金资助

国家自然科学基金(52302272,52377026); 山东省泰山学者青年专家计划(tsqn202211124,tsqn202103057); 山东省自然科学基金(ZR2022QB023,ZR2024ME046); 山东省高等学校青创人才引育计划“海洋多糖纤维基能源材料研究创新团队”; 青岛大学生物纤维与生态纺织品国家重点实验室(ZKT10,GZRC202006)资助项目