Adv. Mat.: 聚磷腈增强锂硫电池的安全性和电化学性能

小学生

2021-01-31

多硫化锂的穿梭效应以及由可燃有机电解液、硫正极、锂金属负极引起的安全性问题是锂硫电池实用化的两大阻碍。近日，南京理工大学付永胜和朱俊武等人以聚磷腈为功能材料，依靠其固有的阻燃特性和其与多硫化锂强烈的化学相互作用实现了锂硫电池的高安全性和循环稳定性。

本文要点

1)   作者以六氯环三磷腈为原料，将其修饰在碳纸/石墨烯上。经过高温处理，六氯环三磷腈自聚合形成聚磷腈（PPZ）。这一复合材料（PPZ-HG-CCP）可以作为锂硫电池夹层；

2)   聚磷腈可以和多硫化锂快速发生反应，将硫链固定，同时生成氯化锂。并且其本身是一种有效的阻燃材料；

3)   在0.2 C电流密度下循环100周，使用PPZ-HG-CCP夹层材料的锂硫电池的容量保持率高达85.5%，远超无PPZ材料的夹层（容量保持率66.9%）。而且在高硫载量情况下（8.0 mg/cm²），使用PPZ-HG-CCP夹层材料的锂硫电池面容量高达6.5 mAh/cm²。

参考文献：

P. Chen et al. Strong Chemical Interaction between Lithium Polysulfides and Flame-Retardant Polyphosphazene for Lithium–Sulfur Batteries with Enhanced Safety and Electrochemical Performance, Adv. Mat., 2021, 2007549

DOI: 10.1002/adma.202007549

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202007549