高電絕緣的案例
具有優(yōu)異的電絕緣、高導(dǎo)熱性能的聚合物復(fù)合材料
聚合物良好的可加工性和電絕緣性能使其在熱管理中不可或缺，但其隨機盤繞的共價分子鏈會產(chǎn)生強烈的聲子散射，由此產(chǎn)生的低導(dǎo)熱系數(shù)極大地限制了其在散熱中的應(yīng)用。
通過提高分子鏈的結(jié)晶度和有序度，聚乙烯纖維、聚乙烯薄膜、聚乙烯氧化物纖維和聚苯并二惡唑纖維獲得了優(yōu)異的導(dǎo)熱系數(shù)。這為輕質(zhì)、可加工和絕緣導(dǎo)熱材料開辟了兩個新思路。超高分子量聚乙烯(UHMWPE)以其優(yōu)異的力學(xué)性能、低密度、良好的耐化學(xué)性、高耐磨性等特點而備受關(guān)注。最近的研究已經(jīng)擴大了在熱管理中使用聚乙烯的可能性。
超高分子量聚乙烯纖維具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)和優(yōu)良的絕緣性能，非常適合在電絕緣領(lǐng)域發(fā)展為導(dǎo)熱材料。目前，絕緣導(dǎo)熱材料主要是填充導(dǎo)熱填料，然而在高填充量下面臨導(dǎo)熱系數(shù)惡化、密度高、可加工性差等棘手問題。利用超高分子量聚乙烯纖維開發(fā)全聚合物復(fù)合材料有望解決上述問題。但目前很少有研究對超高分子量聚乙烯纖維復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)進行研究，導(dǎo)熱系數(shù)大于10 W/mK的超高分子量聚乙烯復(fù)合材料更是罕見。
02
成果掠影
近期，北京大學(xué)白樹林教授在開發(fā)具有高導(dǎo)熱和電絕緣性能的聚合物復(fù)合材料取得新成果。
針對開發(fā)具有優(yōu)異機械性能、電絕緣、高導(dǎo)熱的全聚合物復(fù)合材料，通過熱壓法制備了種具有（0°/90°、±45°）兩種取向結(jié)構(gòu)的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。發(fā)現(xiàn)±45°復(fù)合材料的面內(nèi)導(dǎo)熱系數(shù)約為0/90°復(fù)合材料的1.3~1.4倍，并通過有限元模擬和模型計算驗證了相應(yīng)的機理。
UHMWPE纖維形成的導(dǎo)熱通道使0/90°和±45°復(fù)合材料的面內(nèi)導(dǎo)熱系數(shù)分別為9.94和13.61 W/mK。通過在纖維表面沉積聚多巴胺(PDA)和枝接聚醚胺(PEA)，改善了纖維/環(huán)氧樹脂界面的層間剪切強度(ILSS)和剪切模量分別提高了40.7%和52.3%。
展開 用于提高熱管理能力的高導(dǎo)熱且電絕緣的聚合物/氮化硼納米片納米復(fù)合薄膜
【引言】
由于其多功能性和易加工性，現(xiàn)代電氣系統(tǒng)和電子設(shè)備的熱管理應(yīng)用迫切需要導(dǎo)熱但電絕緣的聚合物復(fù)合材料。然而，增強聚合物復(fù)合材料的導(dǎo)熱性通常以輕質(zhì)損失、柔韌性和電絕緣性的劣化為代價。本文報告了含有定向氮化硼納米片（BNNS）的先進聚合物納米復(fù)合材料，其表現(xiàn)出高導(dǎo)熱性，優(yōu)異的電絕緣性和出色的柔韌性。這些納米復(fù)合薄膜可以通過靜電紡絲聚合物/BNNS納米復(fù)合纖維，垂直折疊電紡納米復(fù)合纖維，經(jīng)壓制而構(gòu)建。納米復(fù)合薄膜在33wt％BNNS負載量時具有超高的面內(nèi)導(dǎo)熱系數(shù)。此外，與原始聚合物相比，納米復(fù)合膜具有優(yōu)異的電絕緣性能，例如低的介電損耗，較高的電阻率和擊穿強度。在電源器件中證明了納米復(fù)合薄膜的強大熱管理能力，這表明了管理高功率密度電子設(shè)備的熱平面內(nèi)高導(dǎo)熱性的重要性。
【成果簡介】
導(dǎo)熱且電絕緣的聚合物材料已廣泛應(yīng)用于發(fā)光二極管（LED）、集成電子器件、能量存儲和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，軍事武器和航空航天工業(yè)中，以實現(xiàn)適當?shù)臒峁芾怼ｋS著電氣系統(tǒng)和電子設(shè)備的快速性能演進，傳統(tǒng)的聚合物復(fù)合材料不能滿足熱管理的高要求。因為聚合物材料雖具有優(yōu)異的電絕緣性能，靈活性和設(shè)計自由度，但低固有導(dǎo)熱率限制了它們在熱管理中的適用性。因此，結(jié)合聚合物的優(yōu)點和填料的高導(dǎo)熱性的復(fù)合材料被認為是理想的解決方案。其中，六方氮化硼納米片（BNNS）由于具有超高導(dǎo)熱性，寬帶隙（約5.9 eV）和高縱橫比2D形態(tài)，是有前途的導(dǎo)熱填料。
展開 《Science Advances》：高導(dǎo)熱、電絕緣介電聚合物的溶液剪切！
根據(jù)Wiedemann-Franz定律，電和熱傳輸參數(shù)，即σ和κ，在某種程度上是相互關(guān)聯(lián)的，因此，通過高介電常數(shù)和介電強度以及高導(dǎo)熱性來測量電絕緣性能是很困難的。聚合物絕緣體由一簇分散的分子間力組成，對熱傳遞(聲子)有很強的阻力，而電子的貢獻微乎其微，這就阻礙了導(dǎo)熱電絕緣體的形成。先進的絕緣材料也應(yīng)減輕大電壓應(yīng)力(dV/dt)。傳統(tǒng)的方法是使用較厚的絕緣材料，以適應(yīng)系統(tǒng)效率所需的較高電壓，但由于熱和重量問題，這種方法不太可能滿足技術(shù)指標。因此，高介電常數(shù)、低介電損耗和持續(xù)高擊穿強度的導(dǎo)熱聚合物絕緣子，對于承受高電壓的高功率密度電子器件是必不可少的。
其中一種非金屬熱導(dǎo)體是單晶金剛石，其導(dǎo)熱系數(shù)為2190 W m?1 K?1，這歸因于其通過晶格振動的異常有效的熱傳輸。這表明一種聚合物材料幾乎“沒有”晶體缺陷，其主鏈在宏觀上排列，以實現(xiàn)超高的熱導(dǎo)率。這個概念最早是在1977年由Gibson等人在線性非極性聚乙烯上提出的，它具有重復(fù)的-CH2單元且?guī)缀鯖]有分支。通過拉伸超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維證實了這一結(jié)果，該纖維的導(dǎo)熱系數(shù)高達104 W m?1K?1，高于鉑、鐵和鎳等金屬。然而，新型UHMWPE電絕緣體的形成與聚合物結(jié)晶度、晶體取向、鏈長及其分子堆積等因素有關(guān)。要成為一種能導(dǎo)熱的電絕緣體材料，聚乙烯的難題在于這樣一個對稱的分子真實地與低介電常數(shù)共價。
展開 高絕緣-鐵電復(fù)合微粒顯著提高柔性聚合物復(fù)合材料的靜電儲能性能
結(jié)合氮化硼的高絕緣性和鈦酸鋇的高介電常數(shù)，降低PVDF復(fù)合材料的空間電荷密度和電流密度，增強鈦酸鋇的極化，獲得擊穿強度（PVDF基體的1.76倍）和電位移（580 kV/mm時電位移為9.3 μC/cm2）的顯著提高，得到高儲能密度（17.6 J/cm3, PVDF基體的2.8倍）電介質(zhì)儲能材料。
該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、科技部、廣東省產(chǎn)學(xué)研、先進院優(yōu)青等項目資助。
原文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201803204
來源：中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院
展開 
：變天然云母粉為高性能仿生聚合物云母膜
【小結(jié)】
本文中成功實現(xiàn)了超薄云母納米片的大量剝離法制備，并進一步利用噴涂組裝技術(shù)將所得云母納米片制備成了具有優(yōu)異的機械性能、高電絕緣性和可見紫外光選擇性的類貝殼層狀結(jié)構(gòu)的仿生聚合物云母膜，其整體性能優(yōu)于天然片云母和其他種類的粘土仿貝殼薄膜。基于該種聚合物云母膜的獨特性能，其在柔性透明電子器件等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。此外，該技術(shù)還有望推廣到其他聚合物復(fù)合材料以及透明的紫外屏蔽涂層的研發(fā)。
文獻鏈接：Transforming ground mica into high-performance biomimetic polymeric mica film (Nat. Commun. 2018, 9, 2974, DOI: 10.1038/s41467-018-05355-6)
展開 天津大學(xué)汪懷遠教授團隊CEJ：基于神經(jīng)元微結(jié)構(gòu)的高導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料
因此，在無人機飛行、人工智能網(wǎng)絡(luò)模擬和云計算等現(xiàn)代使用場景中，該材料可以很好地滿足新興產(chǎn)業(yè)對核心器件高性能與高穩(wěn)定性的雙重需求。簡易可擴展的工藝流程與高效的導(dǎo)熱性能也使得該材料在現(xiàn)代化冷卻系統(tǒng)中具有獨特的后發(fā)優(yōu)勢。
圖7 mBN42 PES/PVDF-H復(fù)合材料中導(dǎo)熱機理示意圖
【研究小結(jié)】
綜上所述，該團隊設(shè)計了一種簡單可擴展的方法來制備具有神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)和取向微結(jié)構(gòu)的高導(dǎo)熱復(fù)合材料。該復(fù)合材料具有高的導(dǎo)熱系數(shù)（12.13 Wm-1K-1, bulk TC）、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性（Tg:172.2℃）、突出的電絕緣性能（1.5×1016Ω·cm）和穩(wěn)定的儲能模量（50 times higher than the matrix）。這些優(yōu)異的性能來源于神經(jīng)元樣微結(jié)構(gòu)與界面增強的協(xié)同機制。更重要的是，移動PC端進行的壓力測試顯示了出色的應(yīng)用效果，可以改善用戶對現(xiàn)代電子設(shè)備的體驗。因此，相信本研究有可能為設(shè)計仿生類神經(jīng)元微結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，解決先進電子封裝技術(shù)中的散熱問題開辟一條途徑。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.131280
展開 氟塑料家族簡介：PTFE、FEP、PCTFE、PVDF、PFA、THV、PVF、ETFE、ECTFE
PVF具有晶體結(jié)構(gòu)、高透明度（可透過紫外線）、高電絕緣性能、高堅韌性、優(yōu)良耐化學(xué)品、抗老化和耐腐蝕性能，常被制成PVF薄膜。
PVF膜用于光伏背板
PVF薄膜對日照、化學(xué)溶劑、酸堿腐蝕、濕氣和氧化作用的抵抗力和耐久性提高顯著。制成的薄膜，可用作農(nóng)用薄膜、材料的保護膜、包裝油脂和腐蝕性物質(zhì)，也可用作電絕緣材料等。
免責聲明：本文系網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載，版權(quán)歸原作者所有。
納米材料三氧化二鋁在氧化鋁陶瓷中的應(yīng)用
(2)電阻率高，電絕緣性能好。常溫電阻率1015Ω·cm，絕緣強度15kV/mm。利用其絕緣性和強度，可以制成基板、管座、火花塞、電路管殼等。
(3)硬度高。莫氏硬度為9，加上優(yōu)良的抗磨損性，廣泛用以制造磨輪、磨料、拉絲模、擠壓模、軸承等。
(4)熔點高，抗腐蝕。熔點2050 ℃，能較好地抗Be、Sr、Ni、Al、V、Ta、Mn、Fe、Co等熔融金屬的侵蝕。對NaOH、玻璃、爐渣的侵蝕也有很高的抵抗能力。因此可用作耐火材料、爐管、玻璃拉絲坩堝、空心球、熱電偶保護套等。
(5)化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良。許多復(fù)合的硫化物、磷化物、氯化物、氧化物等以及硫酸、鹽酸、硝酸、氫氟酸均不與Al2O3作用。因此Al2O3可以制成坩堝、人體關(guān)節(jié)、人工骨、羥基磷灰石涂層多晶氧化鋁陶瓷人工牙齒等。
(6)光學(xué)特性。可以制成透光材料（透光Al2O3瓷），用以制造鈉蒸汽燈管、微波整流罩、紅外窗口、激光振蕩元件等。
(7)離子導(dǎo)電性。用作太陽能電池材料和蓄電池材料。
展開 電子封裝用陶瓷基板材料及其制備工藝
陶瓷基板由于其良好的導(dǎo)熱性、耐熱性、絕緣性、低熱膨脹系數(shù)和成本的不斷降低，在電子封裝特別是功率電子器件如IGBT（絕緣柵雙極晶體管）、LD（激光二極管）、大功率LED（發(fā)光二極管）、CPV（聚焦型光伏）封裝中的應(yīng)用越來越廣泛。
陶瓷基片主要包括氧化鈹（BeO）、氧化鋁（Al2O3）和氮化鋁（AlN）、氮化硅（Si3N4）。與其他陶瓷材料相比，Si3N4陶瓷基片具有很高的電絕緣性能和化學(xué)穩(wěn)定性，熱穩(wěn)定性好，機械強度大，可用于制造高集成度大規(guī)模集成電路板。
幾種陶瓷基片材料性能比較
從結(jié)構(gòu)與制造工藝而言，陶瓷基板又可分為HTCC、LTCC、TFC、DBC、DPC等。
高溫共燒多層陶瓷基板（HTCC）
HTCC，又稱高溫共燒多層陶瓷基板。制備過程中先將陶瓷粉（Al2O3或AlN）加入有機黏結(jié)劑，混合均勻后成為膏狀漿料，接著利用刮刀將漿料刮成片狀，再通過干燥工藝使片狀漿料形成生坯；然后依據(jù)各層的設(shè)計鉆導(dǎo)通孔，采用絲網(wǎng)印刷金屬漿料進行布線和填孔，最后將各生坯層疊加，置于高溫爐（1600℃）中燒結(jié)而成。此制備過程因為燒結(jié)溫度較高，導(dǎo)致金屬導(dǎo)體材料的選擇受限（主要為熔點較高但導(dǎo)電性較差的鎢、鉬、錳等金屬），制作成本高，熱導(dǎo)率一般在20~200W/（m·℃）。
低溫共燒陶瓷基板（LTCC）
LTCC，又稱低溫共燒陶瓷基板，其制備工藝與HTCC類似，只是在Al2O3粉中混入質(zhì)量分數(shù)30%~50%的低熔點玻璃料，使燒結(jié)溫度降低至850~900℃，因此可以采用導(dǎo)電率較好的金、銀作為電極材料和布線材料。因為LTCC采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制作金屬線路，有可能因張網(wǎng)問題造成對位誤差；而且多層陶瓷疊壓燒結(jié)時還存在收縮比例差異問題，影響成品率。
展開 亨斯邁公司宣布在Amata越南工業(yè)園建多功能工廠
新工廠將使我們有能力向東盟地區(qū)的客戶提供高品質(zhì)的電絕緣、涂料和粘結(jié)劑解決方案，以確保這些有抱負的項目可以順利實施。”
除此工廠外，亨斯邁還在位于同奈省龍平的內(nèi)陸集裝箱站設(shè)有配送倉庫，在河內(nèi)設(shè)有配送技術(shù)服務(wù)的倉庫，包括倉庫和配送空間以及商業(yè)辦公室。
亨斯邁公司宣布在Amata越南工業(yè)園建多功能工廠
新工廠將使我們有能力向東盟地區(qū)的客戶提供高品質(zhì)的電絕緣、涂料和粘結(jié)劑解決方案，以確保這些有抱負的項目可以順利實施。”
除此工廠外，亨斯邁還在位于同奈省龍平的內(nèi)陸集裝箱站設(shè)有配送倉庫，在河內(nèi)設(shè)有配送技術(shù)服務(wù)的倉庫，包括倉庫和配送空間以及商業(yè)辦公室。
碳纖維布https://www.hongyantu.com/index.php?r=new%2Fview&id=2754
陶瓷基板助力高功率器件散熱消暑
1925年，來自美國的Charles Ducas提出了一個前所未有的想法，即在絕緣基板上印刷電路圖案，隨后進行電鍍以制造用于布線的導(dǎo)體，專業(yè)術(shù)語“PCB”由此而來，這種方法使制造電器電路變得更為簡單。
來源：百度
當今世界科技飛速發(fā)展促進電子器件向集成化、微型化、高功率密度的方向發(fā)展，因此給電子器件散熱帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)。良好散熱效果依賴于優(yōu)異的散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計、熱界面材料、散熱基板、封裝制造工藝等。基板作為承載集成電路芯片的載體，與電路直接接觸，電路產(chǎn)生的熱量需要通過基板向外疏散。選擇一種兼具高熱導(dǎo)率與良好電絕緣性的基板材料成為解決當下電子器件散熱問題的關(guān)鍵。
由于傳統(tǒng)覆銅板由于低的熱導(dǎo)率以及具有導(dǎo)電性限制了在當今高功率器件中的應(yīng)用。因此開發(fā)出具有高熱導(dǎo)率和良好的電氣互連的基板材料成為了當下的研究重點方向。目前市面上的PCB從材料大類上來分主要可以分為三種：普通基板、金屬基板、陶瓷基板。傳統(tǒng)的普通基板和金屬基板不能滿足當下工作環(huán)境下的應(yīng)用。陶瓷基板具有絕緣性能好、強度高、熱膨脹系數(shù)小、優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和導(dǎo)熱性能脫穎而出，是符合當下高功率器件設(shè)備所需的性能要求。
01
介紹
陶瓷基板制備工藝流程多、流程復(fù)雜繁瑣，一款導(dǎo)熱性能優(yōu)異的陶瓷基板離不開性能優(yōu)異的粉體、精細的制備技術(shù)和嚴苛的測試。
1.1 陶瓷粉體
目前常用的高導(dǎo)熱陶瓷粉體原料有氧化鋁（Al2O3）、氮化鋁（AlN）、氮化硅（Si3N4）、碳化硅（SiC）和氧化鈹（BeO）等。隨著國家大力發(fā)展綠色環(huán)保方向，由于氧化鈹有毒性逐漸開始退出歷史的舞臺。碳化硅又因為其絕緣性差，無法應(yīng)用在微電子電路中。
展開 一種用于熱管理的BNNT-PAA復(fù)合材料
聚合物由于其輕質(zhì)、易加工、經(jīng)濟、高彈性和電絕緣性能而成為熱管理材料的主導(dǎo)應(yīng)用。然而，聚合物表現(xiàn)出較低的固有熱導(dǎo)率，這嚴重阻礙了它們在電子熱管理中的應(yīng)用，并且在單獨使用時無法提供理想的性能。通過在聚合物基體中均勻分布加入各種類型和尺寸的導(dǎo)熱填料，可以顯著提高聚合物材料的導(dǎo)熱性。然而，高含量加載(> 87%)會導(dǎo)致聚合物復(fù)合材料的加工性能受到嚴重阻礙，并通過增加聚合物復(fù)合材料的剛度和變形能力而導(dǎo)致機械性能惡化。因此開發(fā)出具有優(yōu)異熱管理性能的導(dǎo)熱復(fù)合材料是非常重要的。
02
成果掠影
近日，韓國Jaewoo Kim團隊針對開發(fā)具有優(yōu)異熱管理性能的復(fù)合材料取得最新進展。由于氮化硼納米管(BNNT)的固有特性，將其同化到復(fù)合材料中顯示出巨大的熱性能增強潛力。然而，BNNT的范德華力和疏水性導(dǎo)致其與聚合物基體的界面不相容，極大地阻礙了其實際應(yīng)用。這引發(fā)了分散困境和BNNT在聚合物基體中的后續(xù)團聚，這極大地阻礙了聚合物復(fù)合材料的熱性能。在這方面，我們在這里提出了一個簡單的BNNT修改策略;通過溫和的超聲過程在BNNT表面沉積PAA。在環(huán)氧樹脂中加入BNNT-PAA作為共填料，同時加入Al2O3作為主填料。添加1 wt%的BNNT- PAA可使環(huán)氧復(fù)合材料的拉伸應(yīng)變提高33.1%，拉伸應(yīng)力提高175.8%，而垂直方向的導(dǎo)熱系數(shù)提高高達62.3%，這可能是由于在氧化鋁顆粒之間構(gòu)建了BNNT導(dǎo)熱通道。
展開 南科大兩篇頂刊！冷凍電鏡研究電池SEI結(jié)構(gòu)取得系列進展！
由于電沉積發(fā)生在LiBCC熔點的2/3處，并且在室溫下擴散很容易，所以鋰金屬非常容易結(jié)晶。而當碳與氧的占比為10at%以上時則有助于鋰金屬的非晶化。直接與鋰金屬接觸的碳酸鋰是不穩(wěn)定的，與鋰金屬直接接觸會產(chǎn)生過鋰化相氧化鋰和無定形LiCx。這些反應(yīng)使SEI層的厚度不斷增加，從而縮短了電池的循環(huán)壽命。這也可能導(dǎo)致碳與氧雜質(zhì)擴散到鋰金屬中，從而觀察到非晶鋰金屬相。SEI梯度非晶態(tài)組分（聚合物→無機→金屬）和結(jié)晶相組分的空間映射（如圖1a所示）為設(shè)計電解液添加劑提供了指導(dǎo)。值得一提的是，團隊論文發(fā)表后，communications chemistry以研究精華的形式發(fā)表，強調(diào)了SEI冷凍電鏡研究的重要性（https://www.nature.com/articles/s42004-021-00521-2.pdf?origin=ppub）。
團隊研究還表明，含硫的電解液表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，因為內(nèi)部的過鋰化的硫酸鋰 LixS + 4Li2O具有更高的電絕緣性，可以包裹夾在中間的碳酸鋰組分。實驗結(jié)果表明，碳酸鋰非常不穩(wěn)定，并且必須用其他相包裹以進行保護。借助含硫添加劑，可提供關(guān)鍵成分硫酸鋰，從而將碳酸鋰包裹，并防止持續(xù)消耗電解液。因此，理想的電解液添加劑應(yīng)包含更高含量的硫，磷或氟。
該項研究由谷猛課題組、鄧永紅課題組、麻省理工學(xué)院李巨團隊、材料科學(xué)與工程系講席教授汪宏等合作完成。谷猛，李巨和鄧永紅為文章通訊作者，南科大為論文第一通訊單位。2018級南科大-北大聯(lián)培博士研究生韓兵為第一作者、2020屆南科大-城大聯(lián)培博士張震為共同第一作者。
該研究得到了深圳市科學(xué)技術(shù)計劃、廣東省創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)研究團隊計劃、國家自然科學(xué)基金、廣東省能源材料重點實驗室、深圳孔雀計劃、廣東省重點領(lǐng)域研究與發(fā)展計劃、深圳市清潔能源研究院的支持。
展開 南科大兩篇頂刊！冷凍電鏡研究電池SEI結(jié)構(gòu)取得系列進展
由于電沉積發(fā)生在LiBCC熔點的2/3處，并且在室溫下擴散很容易，所以鋰金屬非常容易結(jié)晶。而當碳與氧的占比為10at%以上時則有助于鋰金屬的非晶化。關(guān)注公眾號'材料科學(xué)與工程'訂閱更多專業(yè)資訊。直接與鋰金屬接觸的碳酸鋰是不穩(wěn)定的，與鋰金屬直接接觸會產(chǎn)生過鋰化相氧化鋰和無定形LiCx。這些反應(yīng)使SEI層的厚度不斷增加，從而縮短了電池的循環(huán)壽命。這也可能導(dǎo)致碳與氧雜質(zhì)擴散到鋰金屬中，從而觀察到非晶鋰金屬相。SEI梯度非晶態(tài)組分（聚合物→無機→金屬）和結(jié)晶相組分的空間映射（如圖1a所示）為設(shè)計電解液添加劑提供了指導(dǎo)。值得一提的是，團隊論文發(fā)表后，communications chemistry以研究精華的形式發(fā)表，強調(diào)了SEI冷凍電鏡研究的重要性。
團隊研究還表明，含硫的電解液表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，因為內(nèi)部的過鋰化的硫酸鋰 LixS + 4Li2O具有更高的電絕緣性，可以包裹夾在中間的碳酸鋰組分。實驗結(jié)果表明，碳酸鋰非常不穩(wěn)定，并且必須用其他相包裹以進行保護。借助含硫添加劑，可提供關(guān)鍵成分硫酸鋰，從而將碳酸鋰包裹，并防止持續(xù)消耗電解液。因此，理想的電解液添加劑應(yīng)包含更高含量的硫，磷或氟。
該項研究由谷猛課題組、鄧永紅課題組、麻省理工學(xué)院李巨團隊、材料科學(xué)與工程系講席教授汪宏等合作完成。谷猛，李巨和鄧永紅為文章通訊作者，南科大為論文第一通訊單位。2018級南科大-北大聯(lián)培博士研究生韓兵為第一作者、2020屆南科大-城大聯(lián)培博士張震為共同第一作者。
該研究得到了深圳市科學(xué)技術(shù)計劃、廣東省創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)研究團隊計劃、國家自然科學(xué)基金、廣東省能源材料重點實驗室、深圳孔雀計劃、廣東省重點領(lǐng)域研究與發(fā)展計劃、深圳市清潔能源研究院的支持。研究的透射電鏡數(shù)據(jù)在南方科技大學(xué)皮米中心和冷凍電鏡中心完成。
展開 