重大科研团队研发出超薄轻质耐高温复合隔膜可显著提升金属锂电池安全性

蓝狮平台网讯：4月7日，记者从重庆大学获悉，该校航空航天学院徐朝和教授团队和材料学院王荣华副教授针对金属锂电池存在的问题，设计并制备了一种具有超薄、轻质、多功能性和耐高温特性的复合隔膜。该复合隔膜能够有效调节锂离子沉积/溶出行为、催化多硫化物的转化反应，从而实现金属锂负极以及锂硫电池的稳定循环，可望在金属锂电池得到应用。

金属锂被认为是下一代高能量密度电池器件的理想负极材料，国家“十四五”规划更是提出，基于金属锂负极研发能量密度达600Wh/kg(瓦时每千克)的颠覆性电池技术。

“但要实现该目标，目前还面临诸多挑战，特别是锂枝晶和‘死锂’形成所导致的性能衰减、短路甚至热失控等问题。”徐朝和坦言，对电池体系而言，高比能锂硫电池是未来高能化学电源的重要候选体系之一，但锂硫电池除存在前述锂负极侧的共性挑战外，硫正极侧还面临反应动力学缓慢、多硫化物穿梭和活性硫损失等多重复杂问题。因此，如何用简便且实用的方案解决这些挑战，成为以金属锂为负极研发高性能金属锂电池的前沿课题和关键核心技术。

据悉，重庆大学该团队采用简单的涂覆工艺，将氧化石墨烯纳米片包裹的硫化钒和单宁酸功能涂层均匀的负载到商用聚烯烃隔膜上。理论模拟结果表明：该复合隔膜能够保证锂负极表/界面处离子和电场均匀分布，实现锂离子的均匀输运和沉积，进而削弱缺陷处的沉积放大效应，避免锂枝晶和死锂的产生。最后，基于该复合隔膜组装的金属锂电池实现了稳定循环，并展示了软包锂电池驱动小型电动机器人的应用。

徐朝和透露，该系列研究成果近期分别发表在NanoEnergy(NanoEnergy,2022,95,106982)和AdvancedScience(AdvancedScience,2022,2102215)上，并已经申请了多项国家发明专利。由于该功能涂层还可赋予复合隔膜良好的耐热性，可显著提升金属锂电池的安全性，预计在未来具有广泛的应用前景。