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中科大姚宏斌:生物质纤维基锂离子电池复合隔膜的研究进展
2019/6/11 14:19:44 易丝帮 0 条评论 邀请点评

  锂离子电池(LIBs)广泛应用于便携式电子产品、电动汽车等能源存储系统(ESSs),为日常生活提供动力。因此,开发低成本、生态高效、环境友好的LIBs是未来大规模使用可再生能源的可持续发展的迫切需要。隔膜作为锂离子电池的重要组成部分,对锂离子电池的安全性、寿命和电化学性能有着重要的影响。基于此,采用绿色环保生物质纤维隔膜替代传统的聚烯烃锂离子电池隔膜是一个值得关注的研究方向。

  近期,中国科学技术大学姚宏斌教授等在期刊Composites Communications上发表题为“Recent advances on biopolymer fiber based membranes for lithium-ion battery separators”的综述论文,系统地总结了近年来科研人员在生物质纤维基锂离子电池隔膜方面取得的研究进展。首先,该综述总结了生物质纤维的来源。其次,该综述以生物质纤维基薄膜的结构和组成为切入点,分别从生物质微米纤维基膜、生物质微米纤维基复合膜、生物质纳米纤维基膜和生物质纳米纤维基复合膜等方面对生物质纤维基锂离子电池隔膜的发展现状进行了系统深入的分析和详细的讨论。最后,该综述总结了生物质纤维基锂离子电池隔膜所面临的问题,并对该领域未来发展提出了展望:

  调控孔结构——生物质纤维及隔膜的孔结构对于其电化学性能至关重要,较高的孔隙率,较大的孔径尺寸以及较小的曲折度,会提高其离子电导率,同时也会带来潜在的安全问题,如何调控孔结构,平衡其电化学性能与安全性,仍是目前的一个重要课题。未来,一方面应当继续发展各种孔结构的调控手段,另一方面还应尝试新的策略来克服电化学性能和安全性之间的矛盾。

  表面修饰——生物质纤维表面具有较丰富的化学基团,其表面可以发生一系列化学接枝反应,这意味着可以利用表面修饰的方法,在分子水平上对生物质纤维的表面结构进行化学改性,以制备具有不同功能性的生物质纤维隔膜。

  热关闭功能——热关闭功能隔膜可以有效提高锂离子电池的安全性。为了促进生物质纤维隔膜的商业化,有必要开发出一种具有热关闭功能的生物质纤维隔膜。

  规模化制备——目前,虽然有一些企业小规模量产了生物质纤维隔膜,但是由于依然无法规模化生产,因此,开发和优化规模化制备生物质纤维基锂离子电池隔膜的工艺技术是非常有必要的。

  图1. 生物质纤维的来源丰富

  论文链接:https://doi.org/10.1016/j.coco.2019.05.003

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文章关键词: 能源环境 , 纳米纤维
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