锂硫电池安全性问题现状及未来发展态势

锂硫电池由于其原料来源广泛、成本低廉并且具有理论容量高以及环境友好等优点,被认为是最有潜力的新一代高能量密度电池技术之一。近年来,随着固硫化学的发展和硫电极结构设计的优化,锂硫电池技术发展已经取得了长足的进步。但是,锂硫电池的实用化仍然面临着一系列的挑战,如高载量硫正极的设计,少液体系或固态体系中硫的催化活化、稳定的电极/电解液界面、安全性能的提升等。其中,安全性能是阻碍锂硫电池商业化进程的关键问题之一。目前,已有众多的研究者对锂硫电池的安全性能提出了改进策略,包括金属锂负极的保护、阻燃电解液的开发、修饰隔膜乃至固体电解质的使用,以及通过电极结构设计缓解电池体积变化等。本文从锂硫电池的化学特性和影响安全性的关键部件出发,在基础研究方面,从负极锂枝晶生长、充放电过程中电极的体积变化以及电解液体系的问题等几方面总结了锂硫电池安全性问题的来源,针对这些问题提出了解决锂硫电池安全性问题的关键需求,总结了近年来安全性锂硫电池研究工作的进展,并对未来发展态势及方向进行探讨。由于缺乏直接的电芯和模块的数据测试,在大型器件上的安全性测试问题上,亟待其他科研工作者补充总结。

氮掺杂褶皱石墨烯的自下而上制备及其氧气还原反应研究(英文)

本文首次报道了自下而上液相合成褶皱石墨烯,所使用的制备方法为:卤化高分子聚偏二氟乙烯(PVDF)在崎岖的强碱CaC_2表面进行脱官能团碳化.因PVDF的官能团脱除需要CaC_2的存在,导致二者的界面反应深度受限,故经由CaC_2脱官能团并模板得到的褶皱薄层碳材料的厚度非常小,继续高温焙烧可将薄层碳转化为寡层(3~6层)石墨烯,通过BET测试分析所得到的褶皱石墨烯(CrG)在900°C下焙烧具有高达~324.8 m^2 g^(-1)的比表面积.经过N掺杂修饰的CrG应用于电化学催化氧气还原反应(ORR),发现其具有和商用铂碳催化剂(20 wt.%Pt/C)相当的起峰电位和半波电位,且具有更为优秀的促进载荷物质在其孔道内的输运行为.更为有趣的是:通过增加催化剂的负载量,N掺杂的CrG表现出极限电流的稳定增加,而Pt催化剂无此行为,这种特性可潜在提供给整装器件更高密度的比能量.