大連化物所：柔性電極研究取得新進展

【成果簡介】

近日，中國科學院大連化學物理研究所儲能技術研究部研究員張華民、李先鋒，副研究員張洪章團隊在高負載量柔性自支撐電極研究方面取得新進展，相關工作以“Shapeable electrodes with extensive materials options and ultra-high loadings for energy storage devices”為題發表在Nano energy 上。該項研究拓寬了高負載量柔性電極材料的選擇范圍，為高性能柔性電化學儲能器件的后續發展創造了條件，得到國家自然科學基金委、教育部能源材料化學協同創新中心（iChEM）、中科院青年創新促進會的資助。

【圖文導讀】

圖1 FD-PIFE的形成過程示意圖、Li-S電池組裝示意圖及不同形狀的電極

（a）FD-PIFE的形成過程示意圖和Li-S電池組裝示意圖；

（b）?（d）將漿料注入不同模具所形成的不同形狀的電極。

圖2 FD-PIFE的形貌特征

（a）?（c）FD-PIFE在不同放大倍數下的表面形貌；

（d）?（f）FD-PIFE在不同放大倍數下的截面形貌；

（g）?（h）FD-PIFE的TEM圖像；

（i）FD-PIFE的圖片；

（j）STEM圖像；

（k）元素映射（C，O，F，S）；

（l）FD-PIFE和PIFE的孔隙率，電解質吸收及突起。

【研究內容】

納米級活性物質顆粒因其比表面高、離子/電子傳輸路徑短，在電化學儲能領域受到了廣泛的關注。但隨著電極負載量的增加，納米顆粒易從電極中脫落，限制了其在柔性儲能器件中的應用。該團隊于2016年首次報道了“相轉化”的方法制備具有優異粘結強度和電子/離子傳質能力的“三連續”柔性電極 (Adv. Funct. Mater., 2016, 26, 8427-8434)，很好地解決了上述問題，并成功應用于柔性鋰硫電池和鋰離子電池，為基于納米顆粒的高負載量電極的制備提供了新思路。

該團隊在上述研究成果基礎上，進一步發展了柔性自支撐電極規模化制備技術。該技術克服了抽濾法和模板法等傳統方法只能采用一維和二維活性物質制備電極的缺陷，首次將零維納米顆粒應用于柔性電極的制備，并制備出高負載量、外形可控、適合規模化生產的高性能自支撐柔性電極。所制備的柔性鋰硫電池正極的活性物質擔量達到24mg/cm²，電極首圈循環面容量達到27.1mAh/cm²，100圈循環的容量保持率為64.1%。所制備的柔性磷酸釩鋰電池正極活性物質擔量達到17mg/cm²，在1C的倍率下穩定循環100圈，放電比容量穩定在120mAh/g，在5C倍率下，容量依然可以維持在94mAh/g。

原文鏈接：http://www.cas.cn/syky/201708/t20170822_4611783.shtml。

文獻鏈接：Shapeable electrodes with extensive materials options and ultra-high loadings for energy storage devices（ Nano Energy， 2017，DOI：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2017.07.028）

本文由材料人編輯部王冰編輯，點我加入材料人編輯部。

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