Al2O3/C@Super P@PP改性隔膜的电化学性能

章敬斌，解勤兴

(天津工业大学材料科学与工程学院，天津 300387 )

锂硫电池目前面临的主要问题有以下几个：硫正极和锂化产物Li2S、Li2S2的导电性能差；循环过程中的体积变化大(约80%)；溶解度极高的多硫化物中间体的“穿梭效应”；存在锂枝晶等。

近年来，研究者采用复合电极制备、锂负极修饰、电解液改性等方法，改善锂硫电池的循环稳定性[1]。这些方法不仅制备工艺复杂，而且成本高。Z.Y.Zhang等[2]通过刮涂法制备多孔氧化铝涂层改性隔膜，组装的电池以0.2C的电流在1.5～3.0 V充放电，首次放电比容量为967 mAh/g，第50次循环的放电比容量为593.4 mAh/g，循环稳定性仍需提高。D.X.Yan等[3]采用Al2O3颗粒修饰聚丙烯(PP)隔膜，虽然具有良好的电解液浸润性及热稳定性，但循环稳定性较差。组装的电池以0.2C的电流在1.7～2.8 V充放电，首次放电比容量仅为91.5 mAh/g；第45次循环的放电比容量仅保持在27.5 mAh/g。金属有机骨架(MOF)及衍生碳材料，具有比表面积大、结构有序和孔隙率高等特点，可作为锂硫电池功能材料，阻止多硫化物的迁移，抑制“穿梭效应”。

本文作者采用水热法制备Al-MOF前驱体，通过简单的热处理得到衍生的Al2O3/C复合材料，与导电剂Super P共同制备Al2O3/C@Super P@PP改性隔膜，用作多硫化物的阻挡层。对材料的微观结构进行分析，研究材料作为锂硫电池改性隔膜材料的电化学性能。

1 实验

1.1 样品制备

前驱体Al-MOF的制备：将1.875 7 g(5 mmol)Al(NO3)3·9H2O(上海产，AR)和0.666 9 g(2 mmol)聚乙烯吡咯烷酮(PVP，天津产，AR)溶于30 ml N，N-二甲基甲酰胺(DMF，天津产，AR)中，记为溶液A。将0.332 2 g(5 mmol)对苯二甲酸(H2BDC，天津产，AR)溶于30 ml DMF中，记为溶液B。在搅拌状态下，将溶液A迅速倒入溶液B中，高速搅拌30 min。……