《AFM》顶刊综述:锂硫电池用纳米纤维材料

2019-09-26 投稿人 : www.chacha360.com 围观 : 1698 次

石墨烯联盟2019.9.3我想分享

最近,天津职业技术学院纺织科学与工程学院第一单元郑博文教授和康伟民教授在国际材料科学高级期刊《Advanced Functional Materials》(影响因子15.621)上发表了一篇评论文章(A回顾:用于锂 - 硫电池的静电纺丝纳米纤维材料)。该期刊是德国Wiley Publishing的顶级期刊,在材料化学领域具有权威影响力。纺织科学与工程学院的研究生刘敏和博士后研究员邓南平是该论文的共同第一作者。博士生余景阁是第二作者。传播的作者是程博文教授,康伟民教授和严静教授。

本文综述了锂离子电池电纺纳米纤维材料的研究进展,并提出了锂离子电池电纺纳米纤维材料的设计。这些系统的讨论和提出的方向可以为合理设计用于Li-S电池的电纺纳米纤维材料提供思路和方法。

Li-S电池具有较高的理论能量密度(2600 Wh/kg),原料丰富,价格低廉,环保。它被认为是最具吸引力的下一代二次电池之一。然而,Li-S电池仍然存在许多问题,例如导电性差,容量衰减快,活性材料的利用率低,以及锂枝晶。这些问题严重阻碍了实际进程。主要原因是Li-S电池容易形成可溶于电解质的多硫化物的“穿梭效应”,并且在充放电过程中锂枝晶安全性严重。

纳米纤维材料作为一种新兴的纤维材料,由于其比表面积大,孔隙率高,通道连通性好,已成为纤维材料领域研究的重点和前沿。静电纺丝法是制备纳米纤维材料的重要方法之一,因为它具有丰富的可纺性原料,良好的可调节纤维结构和多种技术的强强联合。静电纺丝法是一种通过高压静电作用将聚合物溶液直接加工成纳米纤维的方法,整个过程耗时很短,包括形成带电聚合物溶液射流,拉伸细化,变形/相变等一系列复杂的变化。

通过静电纺丝技术制备的纳米纤维具有组成多样,尺寸可调,比表面积大等优点,近年来已广泛应用于Li-S电池领域。由于具有优异的物理化学性质,静电纺丝纳米纤维具有独特的特性,可以解决Li-S电池的这些问题。

在过去的几十年中,通过不断的努力和研究,使用电纺纳米材料的Li-S电池的电化学性能得到了极大的改善。本文在文献研究的基础上,回顾了电纺纳米材料Li-S电池阳极,隔膜和插层的最新发展和工作机理。详细的分析细节将在论文的相应章节中描述,包括其处理。方法,结构,形态工程和电化学性质。第一种正电极,电纺纳米纤维材料具有比表面积可变,孔结构可控,化学性能优良的优点,已成为电池Li-S电池正极材料的研究热点。第二种膜与传统PP膜分离器相比,静电纺纳米纤维膜材料在其比表面积,孔隙率大,电解质吸收和离子传输方面具有无可比拟的优势,因为锂硫电池的分离器受到了广泛的关注。第三插层,电纺纳米纤维材料中间层不仅可以改善电池系统的电子传输,还可以显着抑制多硫化物的转移和锂枝晶的生长。本文讨论了应用于锂硫电池的静电纺丝材料的一些问题,并给出了相应的实用策略。

本文的结论是,尽管静电纺丝技术存在一些挑战,但随着新领域的发展,有望实现电纺纳米纤维材料的精确结构控制和低成本产业化。静电纺丝技术是获得具有优异性能的锂硫电池纳米纤维材料的首选方法。该评价有望为推动用于高性能Li-S电池系统的电纺纳米纤维材料的开发做出更多努力。

我们的团队,程博文教授和康伟民教授,在用于Li-S电池的静电纺丝材料,如蜂窝状多孔碳材料和凝胶化高温芳纶纤维材料方面取得了优异的成果。已有20多篇论文发表在国际期刊上,如Energy StorageMaterials,ACS Applied Materials& Interfaces,Nanoscale等。

该研究得到了国家自然科学基金(No. ,,),天津市科技计划(17PTSYJC,18PTSYJC),天津市自然科学基金(17JCYBJC),天津市教育委员会研究项目(2017KJ067)和天津归国华侨研究基金()。

论文链接:

资料来源:材料科学与工程

收集报告投诉

最近,Cheng Bowen教授和康伟民教授在国际顶级材料科学期刊《Advanced Functional Materials》(影响因子15.621)上发表了一篇评论文章(评论:电纺纳米纤维材料,用于锂硫电池),参加纺织科学学院天津工业大学工程系第一单元。该期刊是德国Wiley出版社的顶级期刊,在材料化学领域具有权威影响力。纺织科学与工程学院研究生刘敏和博士后老师邓南平是论文的共同作者。博士生朱景鸽是第二作者。通讯作者郑成文教授,康伟民教授和严静教授。

本文综述了锂离子电池电纺纳米纤维的研究进展,并对锂离子电池电纺纳米纤维的设计提出了建议。这些系统的讨论和方向可以为合理设计Li-S电池的静电纺纳米纤维提供思路和方法。

Li-S电池被认为是下一代最具吸引力的二次电池之一,因为它具有超高的理论能量密度(2600 Wh/kg),原料丰富,价格低廉,环保。然而,Li-S电池仍存在许多问题,如导电性差,容量衰减快,活性材料利用率低和锂枝晶,这严重阻碍了Li-S电池的实际应用。主要原因是Li-S电池容易形成可溶于电解质的多硫化物的“穿梭效应”和充电和放电期间严重的锂枝晶安全问题。

纳米纤维材料作为一种新型纤维材料,由于其比表面积大,孔隙率高,孔隙连通性好,已成为当前纤维材料研究的重点和前沿。静电纺丝是制备纳米纤维最重要的方法之一,因为它具有丰富的可纺性材料种类,纤维结构的良好可调性和多种技术的强强联合等优点。静电纺丝是一种通过高压静电作用将聚合物溶液直接加工成纳米纤维的方法。整个过程在很短的时间内完成,涉及一系列复杂的变化,如聚合物溶液射流的形成,拉伸细化,变形/相变等。

通过静电纺丝技术制备的纳米纤维具有组成多样,尺寸可调,比表面积大等优点。近年来,它们已广泛用于Li-S电池领域。由于其优异的物理和化学性质,静电纺丝纳米纤维具有独特的特性,可以解决Li-S电池的这些问题。

在过去的几十年中,通过不断的努力和研究,使用电纺纳米材料的Li-S电池的电化学性能有了很大的提高。本文在文献研究的基础上,综述了电纺纳米材料锂电池正极,隔板和插层的最新进展和工作机理。详细的分析细节将在本文的相应章节中进行描述,包括其处理方法。方法,结构,形态工程和电化学性能。第一种正极电纺纳米纤维材料具有比表面积可变,孔结构可控,化学性能优良的优点,已成为锂离子电池正极材料的研究热点。第二膜与传统的PP隔膜相比,电纺纳米纤维膜材料在比表面积,大孔隙率,电解质吸收和离子迁移方面具有无与伦比的优势,因为锂硫是电池的隔膜。第三插入层,即电纺纳米纤维材料中间层,不仅可以改善电池系统的电子传输,而且可以显着抑制多硫化物的转移和锂树枝状晶体的生长。讨论了应用于锂硫电池的静电纺丝材料的一些问题,并提出了一些实用的对策。

本文的结论是,尽管电纺技术面临一些挑战,但随着新领域的发展,有望实现电纺纳米纤维材料的精确结构控制和低成本工业化。电纺技术将是获得具有优异性能的锂硫电池纳米纤维材料的首选方法。预期该评论将激发更多的工作,以推动用于高性能Li-S电池系统的电纺纳米纤维材料的开发。

我们的团队,程博文教授和康伟民教授,在用于Li-S电池的静电纺丝材料,如蜂窝状多孔碳材料和凝胶化高温芳纶纤维材料方面取得了优异的成果。已有20多篇论文发表在国际期刊上,如Energy StorageMaterials,ACS Applied Materials& Interfaces,Nanoscale等。

该研究得到了国家自然科学基金(No. ,,),天津市科技计划(17PTSYJC,18PTSYJC),天津市自然科学基金(17JCYBJC),天津市教育委员会研究项目(2017KJ067)和天津归国华侨研究基金()。

论文链接:

资料来源:材料科学与工程