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近期，河南大學(xué)材料學(xué)院趙勇教授課題組在人工隔膜增強(qiáng)鋰負(fù)極循環(huán)穩(wěn)定性方面取得新進(jìn)展，相關(guān)成果以“Inhibiting the shuttle effect using artificial membranes with high lithium-ion content for enhancing the stability of the lithium anode”為題，全文形式在Journal of Materials ChemistryA（J.Mater. Chem. A 2020,DOI:10.1039/c9ta13304f）上發(fā)表。

鋰負(fù)極較差的循環(huán)穩(wěn)定性是鋰金屬電池發(fā)展的技術(shù)瓶頸，鋰負(fù)極與電解液功能組分間的副反應(yīng)是造成鋰負(fù)極循環(huán)穩(wěn)定性差的重要原因?，F(xiàn)有保護(hù)鋰負(fù)極的方法，如原位固態(tài)電解質(zhì)膜、鋰合金、人工鋰離子傳導(dǎo)膜等可以提高鋰負(fù)極的循環(huán)穩(wěn)定性，然而上述方法依然難以滿足鋰金屬電池中鋰負(fù)極長(zhǎng)循環(huán)穩(wěn)定性的要求，尤其是電解液中含有不同種類的氧化還原分子時(shí)。因此，構(gòu)建一種鋰負(fù)極保護(hù)效果優(yōu)異、且鋰離子傳導(dǎo)率高的人工隔膜，對(duì)提升鋰金屬基電池的循環(huán)穩(wěn)定性至關(guān)重要的。

圖：高鋰離子含量隔膜阻隔氧化還原分子在正負(fù)極穿梭的示意圖

在該研究工作中，趙勇課題組通過(guò)將聚苯乙烯磺酸和氧化石墨烯進(jìn)行鋰化處理，得到了聚苯乙烯磺酸鋰和鋰化氧化石墨烯，然后將上述材料制備成復(fù)合隔膜，利用隔膜中鋰化聚合物與鋰化氧化石墨烯中帶電基團(tuán)的靜電作用，抑制氧化還原分子在正負(fù)極間的穿梭，從而在保證隔膜優(yōu)異的鋰離子傳導(dǎo)能力情況下，實(shí)現(xiàn)鋰負(fù)極的長(zhǎng)循環(huán)穩(wěn)定運(yùn)行。該研究工作為鋰金屬基電池中鋰負(fù)極保護(hù)、及提升電池循環(huán)穩(wěn)定性提供了新的研究思路和技術(shù)手段。

特種功能材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室碩士研究生梁棟為論文的第一作者。本工作得到了中組部、國(guó)家自然科學(xué)基金委、河南省科技廳、河南省教育廳和河南大學(xué)的大力支持。

論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/ta/c9ta13304f#!divAbstract