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(a)使用常规隔膜
(b)使用MOF @ PVDF-HFP隔膜
图二MOF @ PVDF-HFP膜的制备过程和表征
(a)柔性MOF @ PVDF-HFP膜的制造示意图
(b)柔性MOF @ PVDF-HFP隔膜的数码照片
(c)MOF @ PVDF膜的顶视FE-SEM图像及元素映射
(d)MOF @ PVDF-HFP分离器的侧视FE-SEM图像
(e)在放电过程中具有不同隔膜的可见H型Li-S电池的光学图像
图三具有不同分离器的Li // Li对称电池中的Li剥离/沉积性能。
(a)使用和不使用MOF @ PVDF-HFP隔膜的Li沉积/剥离稳定性的比较
(b)在电流密度为2mA cm-2的1000次循环后,具有不同隔膜的Li // Li对称电池的数码照片
(c-f)使用PP隔膜和MOF @ PVDF-HFP隔膜循环Li-金属电极的顶视图和侧视SEM图像。
(g)具有MOF @ PVDF-HFP隔膜的Li // Li对称电池在10mA cm-2的高电流密度下的循环稳定性,在1000h内的面积容量为5mA h cm-2。
(h)具有MOF @ PVDF-HFP隔膜的Li // Li对称电池的Li沉积/剥离行为,在0.5至20mA cm-2的各种电流密度下。
图四Li-S电池的电化学性能
(a)具有和不具有MOF @ PVDF-HFP隔板的Li-S电池在0.1至3C的各种电流密度下的倍率性能
(b)具有MOF @ PVDF-HFP隔板的Li-S电池在0.1至3C的各种电流密度下的电压分布
(c)使用和不使用MOF @ PVDF-HFP分离器的Li-S电池的循环性能的比较
(d)使用MOF @ PVDF-HFP隔膜在2C的高电流密度下的Li-S电池的长循环性能
(e)具有MOF @ PVDF-HFP隔膜的柔性Li-S软包电池的内部结构示意图
(f)柔性Li-S软包电池的循环性能。。
【小结】
总之,通过简单的真空过滤策略制造了具有良好柔韧性的MOF @ PVDF-HFP膜。 MOF颗粒的高度均匀的孔径使得Li +通量均匀性提高,从而从根本上抑制了Li枝晶的生长。具有MOF @ PVDF-HFP膜的Li // Li对称电池即使在超高电流密度(10mA cm-2)下在连续的Li沉积/剥离工艺期间表现出优异的稳定性。此外,由于MOF纳米粒子的孔径较窄,MOF @ PVDF-HFP膜作为抑制多硫化物穿梭的有效屏障,实现了超长循环寿命的Li-S纽扣电池,具有超低容量衰减。此外,在各种弯曲状态下具有高硫负载量(5.8 mg cm-2)的柔性Li-S软包电池的高容量(1269 mAh g–1)和优异的循环性能(200次循环后936 mAh g–1)证明了MOF @ PVDF-HFP膜用于开发实用性储能装置的潜力。
文献链接:“Simultaneously Inhibiting Lithium Dendrites Growth and Polysulfides Shuttle by a Flexible MOF-Based Membrane in Li–S Batteries”(Adv. Energy Mater.DOI:10.1002/aenm.201802130)
本文由材料人编辑部学术组微观世界编译供稿,材料牛整理编辑。
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