用于高性能锂-硫电池的氮化硼纳米片/碳纤维改性隔膜
Boron nitride nanosheets/carbon fibers-modified separators for high-performance lithium-sulfur batteries
作者单位E-mail
高赫军 河北工业大学材料科学与工程学院, 天津 300130
河北工业大学河北省微纳氮化硼材料重点实验室, 天津 300130 
 
杨靖文 河北工业大学材料科学与工程学院, 天津 300130
河北工业大学河北省微纳氮化硼材料重点实验室, 天津 300130 
 
乔佳晓 河北工业大学材料科学与工程学院, 天津 300130
河北工业大学河北省微纳氮化硼材料重点实验室, 天津 300130 
 
乔炜 河北工业大学材料科学与工程学院, 天津 300130
河北工业大学河北省微纳氮化硼材料重点实验室, 天津 300130 
 
曹超超 河北工业大学材料科学与工程学院, 天津 300130
河北工业大学河北省微纳氮化硼材料重点实验室, 天津 300130 
 
李泽夏 河北工业大学材料科学与工程学院, 天津 300130
河北工业大学河北省微纳氮化硼材料重点实验室, 天津 300130 
 
王鹏 河北工业大学材料科学与工程学院, 天津 300130
河北工业大学河北省微纳氮化硼材料重点实验室, 天津 300130 
 
唐成春 河北工业大学材料科学与工程学院, 天津 300130
河北工业大学河北省微纳氮化硼材料重点实验室, 天津 300130 
 
薛彦明 1 河北工业大学材料科学与工程学院, 天津 300130
河北工业大学材料科学与工程学院, 天津 300130
河北工业大学河北省微纳氮化硼材料重点实验室, 天津 300130 
ym.xue@hebut.edu.cn 
摘要: 通过静电纺丝、热亚胺化和碳化过程,将氮化硼纳米片(BNNSs)负载在碳纤维(CFs)表面,组成用于修饰商业聚丙烯(PP)隔膜的氮化硼纳米片/碳复合纤维(BNNSs/CFs)复合材料。BNNSs和CFs的协同作用为电池提供了额外的导电路径,并将可溶性多硫化锂固定在正极区域。结果表明,采用10BNNSs/CFs-PP隔膜的电池在0.05C下的初始放电容量高达1 295.7 mAh·g-1,当电流密度增加到1C时,以10BNNSs/CFs-PP为隔膜的电池也具有良好的长期循环稳定性,在400次循环后最终容量高达583.1mAh·g-1,每次循环容量衰减0.069%。
关键词: 氮化硼纳米片  静电纺丝  穿梭效应  隔膜  锂-硫电池
基金项目: 国家自然科学基金(No.51802073)、河北省自然科学基金(No.E2020202145)和河北省第八批“百人计划”项目(No.E2018050008)、天津市科技计划项目(天津市自然科学基金)(No.22JCYBJC00230)、中央引导地方科技发展资金项目(科技创新基地项目)(No.226Z3606G)和河北省重点实验室项目(No.22567602H)资助。
Abstract: By electrospinning, thermal imidization, and carbonization processes, boron nitride nanosheets (BNNSs) were coated on the surface of carbon fibers (CFs). Thus, BNNSs and CFs can constitute the boron nitride nanosheets/carbon fibers (BNNSs/CFs) composite to modify commercial polypropylene (PP) separators. The synergetic effect of BNNSs and CFs provides an additional conductive path to cells and serves to localize the soluble polysulfide into the cathode region. As a result, the cell assembled with the 10BNNSs/CFs-PP separator exhibited an initial discharge capacity as high as 1 295.7 mAh·g-1 at 0.05C. Upon increasing the current density to 1C, the cells with 10BNNSs/CFs-PP separators also delivered excellent long-term cycling stability up to 400 cycles and a high final capacity of 583.1 mAh·g-1 with a capacity decay of 0.069% per cycle.
Keywords: boron nitride nanosheets  electrospinning  shuttle effect  separator  lithium-sulfur battery
投稿时间:2023-02-26 修订日期:2023-04-22
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高赫军,杨靖文,乔佳晓,乔炜,曹超超,李泽夏,王鹏,唐成春,薛彦明.用于高性能锂-硫电池的氮化硼纳米片/碳纤维改性隔膜[J].无机化学学报,2023,39(6):1139-1150.
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