电压敏感性聚三苯胺修饰隔膜用于锂硫电池过充保护

作     者：张楠祥 魏壮壮 冯涛 吴锋 赵腾 陈人杰 Nanxiang Zhang;Zhuangzhuang Wei;Tao Feng;Feng Wu;Teng Zhao;Renjie Chen

作者机构：北京理工大学材料学院北京100081 北京理工大学前沿技术研究院济南250300 北京电动车辆协同创新中心北京100081 

出 版 物：《物理化学学报》 (Acta Physico-Chimica Sinica)

年 卷 期：2022年第38卷第6期

页      面：138-146页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(51772030) 北京高校卓越青年科学家计划(BJJWZYJH01201910007023)资助项目 

主　　题：聚三苯胺 电压敏感 锂硫电池 过充保护 安全性 

摘      要：本文以三苯胺为原料,通过化学氧化法制备了具有电压敏感性的聚三苯胺(PTPAn)并将其成功应用到锂硫电池隔膜上。电导率测试结果表明,PTPAn/聚丙烯(PP)隔膜的离子电导率达1.56 mS·cm^(−1);循环伏安(CV)测试结果表明,PTPAn/PP隔膜在3.5–4.2 V内具有氧化还原峰。在0.1C倍率下,采用PTPAn/PP隔膜和空白PP隔膜的锂硫电池在经200周循环后,放电比容量分别为424.8和407.2 mAh·g^(−1),库伦效率分别为99.38%和98.59%,倍率测试表明(0.1C、0.2C、0.5C、1C),采用PTPAn/PP隔膜的锂硫电池在不同倍率下放电比容量均高于采用空白PP隔膜的锂硫电池。与此同时,对采用PTPAn/PP隔膜的锂硫电池进行过充实验,在第4周过充时,充电比容量为843.1 mAh·g^(−1),放电比容量为839.8 mAh·g^(−1);第10周过充时,充电比容量为690.2 mAh·g^(−1),放电比容量为669.2 mAh·g^(−1)。第16周过充时,电池的充电比容量为538.7 mAh·g^(−1),放电比容量为512.9 mAh·g^(−1)。倍率过充测试表明,经过不同倍率过充实验后,采用PTPAn/PP隔膜的锂硫电池仍能正常工作,在1C倍率下过充,电池电压稳定保持在3.9 V,充电比容量为349.8 mAh·g^(−1),放电比容量为328.7 mAh·g^(−1)。