可再生，價格低廉的纖維素隔膜具有親水性好，結(jié)構(gòu)可調(diào)和高柔性，熱穩(wěn)定性高和生產(chǎn)工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)今，對于纖維素基隔膜的研究工作主要集中在開發(fā)具有良好電解液浸潤性的安全隔膜上，對于制備化學(xué)功能化同時能提高電池容量的纖維素基隔膜的研究少之又少。需要指明地是，傳統(tǒng)商業(yè)化隔膜和其改性隔膜在單體電池中占到15－20％左右的體積，在理論上可以通過減少隔膜的厚度來相應(yīng)增加其它活性材料的體積從而提高電池容量。但是至今為止還沒有可靠的方法來制備超薄的隔膜，同時保持電池隔膜的必要的重要的特性。
【成果簡介】
近日，瑞典烏普薩拉大學(xué)汪朝暉資深研究員和Leif Nyholm（共同通訊作者）等人在Advanced Science上發(fā)表了一篇題為“Redox－Active Separators for Lithium－Ion Batteries”的研究成果。本工作中，該研究團(tuán)隊通過簡單的造紙工藝制備得由納米纖維素纖維（NCFs）和聚吡咯（PPy）復(fù)合材料組成的柔性介孔氧化還原活性隔膜。該氧化還原活性隔膜具有雙層結(jié)構(gòu)，其中一側(cè)為約3 μm厚的絕緣NCF層，另一側(cè)則由厚度可調(diào)的氧化還原活性的PPy／NCF復(fù)合層組成。其中，NCF層起到電極之間的主要絕緣作用，氧化還原活性的PPy／NCF復(fù)合層可為NCF層提供機(jī)械支撐，同時為鋰離子電池提供額外的容量。該研究團(tuán)隊研究發(fā)現(xiàn)，就熱穩(wěn)定性和電解質(zhì)潤濕性而言，柔性氧化還原活性隔膜比商業(yè)聚乙烯隔膜（PE）存在著顯著的優(yōu)勢；氧化還原活性隔膜在概念驗(yàn)證電池的循環(huán)過程中并未觀察到短路的現(xiàn)象，并且由于含PPy層的存在，電池的容量存在著明顯的增加。在概念電池中，當(dāng)LiFePO4（LFP）為正極，采用氧化還原活性隔膜的鋰離子電池可以表現(xiàn)出67 μAh cm－3／81 mA h g－1的容量，較采用傳統(tǒng)隔膜的鋰離子電池所獲得的容量更高（以隔膜與正極總體積／重量基礎(chǔ)）。這表明，使用氧化還原活性隔膜通過替換隔膜的方法可以為增加傳統(tǒng)鋰離子電池容量提供了一種新方法。
