王瑞虎课题组：锂硫电池隔膜材料研究取得进展

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锂离子电池被广泛应用在人们日常生活领域。随着社会发展，传统锂离子电池已经远不能满足人们对能源存储的需求。锂硫电池（Li-S）由于高的理论比容量和能量密度，以及硫的低成本和环境友好等优势被视为最有应用前景的高容量存储体系之一。然而，Li-S电池的商业化应用仍存在一些技术挑战，如固体硫化物的绝缘性，可溶性长链多硫化物的穿梭效应以及充放电期间硫的体积变化大等。这些问题通常导致硫的利用率低，循环寿命差，甚至一系列安全问题。如何大幅提高Li-S电池的实际能量密度和循环稳定性已成为当前研究的热点之一。

　　隔膜也是电池的重要组成之一，其作用是导通离子传输并防止电池短路。商业化PP 隔膜，由于其孔径较大，多硫化物能够较容易地通过，因而不能有效地抑制多硫化物的扩散和穿梭。在国家自然科学基金（21471151, 21673241)）和中国科学院战略性先导科技专项（XDB20030200）的资助下，中科院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室研究员王瑞虎课题组利用金属纳米粒的催化效应，以离子聚合物包覆氧化石墨烯为前驱体，通过离子交换和高温焙烧技术制备得到了钴、氮均匀掺杂的多孔碳纳米片复合材料。该复合材料修饰的隔膜不仅可以通过物理/化学作用有效阻挡多硫化物穿梭通过隔膜，而且可以起到电催化剂作用，进一步促进被拦截的多硫化物进行催化转化。使用催化效应助力的修饰隔膜，高载硫（10.5 mg cm-2）自支撑电极在0.1 C的条件下表现出高的放电面容量（12.5 mA h cm-2）和体积比容量（1136 mA h cm-3）。该电化学性能优于目前报道的大多数碳基正极材料，实现了锂硫电池硫负载量、体积容量和面容量的同步提升，这对高能量密度锂硫电池的设计构筑具有重要意义。

　　上述研究成果近期发表在《先进能源材料》上（Adv. Energy Mater.2019, 9, 1901609），论文第一作者为程志斌。

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福建物构所锂硫电池隔膜材料研究取得进展

锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。 隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。隔膜材质是不导电的，其物理化学性质对电池的性能有很大的影响。电池的种类不同，采用的隔膜也不同。对于锂电池系列，由于电解液为有机溶剂体系，因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料，一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜。

锂硫电池是锂电池的一种，截止2013年尚处于科研阶段。锂硫电池是以硫元素作为电池正极,金属锂作为负极的一种锂电池。单质硫在地球中储量丰富，具有价格低廉、环境友好等特点。利用硫作为正极材料的锂硫电池，其材料理论比容量和电池理论比能量较高，分别达到 1675m Ah/g 和 2600Wh/kg ，远远高于商业上广泛应用的钴酸锂电池的容量（<150mAh/g）。并且硫是一种对环境友好的元素，对环境基本没有污染，是一种非常有前景的锂电池。

王瑞虎，博士，研究员，博士生导师。山东临沂人，1998.7于山东曲阜师范大学化学系获学士学位，1998.9-2004.8师从中国科学院福建物质结构研究所洪茂椿院士研究多功能有机配体超分子化合物的合成、结构和性质。2002.5-2003.2在香港理工大学陈新滋院士组从事手性金属有机化合物的合成和催化的研究。2004.9-2008.9先后在美国爱达荷大学化学系Jean'ne M. Shreeve组、美国堪萨斯大学Center for Environmentally Beneficial Catalysis 从事含金属的功能离子液体的合成和催化，绿色含能离子盐的合成、CO2溶胀介质中的可溶性聚合物负载铑催化的氢甲酰化反应研究。曾获中国科学院彭荫刚奖学金（2001），中科院院长奖学金优秀奖(2004)，中国科学院宝钢教育奖(2004)。已在国际重要学术期刊上发表论文100篇，被引用1500多次。2008年10月回中国科学院福建物质结构研究所应用化学研究室工作，2009年3月入选中国科学院百人计划，2012年4月入选福建省高层次创业创新人才。目前主持承担国家973计划课题，国家自然科学基金面上项目、福建省自然科学基金重点、面上项目等课题。主要从事多孔材料的纳米催化、能源存储和转化等研究。