中國(guó)粉體網(wǎng)訊 可充電池，尤其是可充鋰電池，正在顛覆人們的生活方式和能源運(yùn)用方式，開(kāi)啟人類(lèi)新能源時(shí)代的新篇章。鋰電池技術(shù)的發(fā)展，極大地推動(dòng)了近些年智能手機(jī)的普及應(yīng)用，其高能量密度支撐了智能手機(jī)朝著更輕薄、更便捷、更多功能化的方向發(fā)展。智能手機(jī)承載的互聯(lián)網(wǎng)功能，正在顛覆性地改變?nèi)藗兊纳罘绞�、信息獲取方式和互聯(lián)互通。在交通領(lǐng)域，鋰電池的高能量密度輔以先進(jìn)電池管理系統(tǒng)，使得新能源電動(dòng)汽車(chē)大受歡迎。除此之外，鋰電池以及其他的一些高效低價(jià)的電池儲(chǔ)能體系正在為新能源，如風(fēng)能和太陽(yáng)能的普及應(yīng)用提供強(qiáng)有力的支持。
近些年，各種類(lèi)型的新型電池，因其相較于目前鋰離子電池體系更高的比能量和更低的成本，正逐漸受到人們的重視。鋰硫電池的理論容量和比能量分別是傳統(tǒng)鋰離子電池的10倍和5倍。有機(jī)分子的多樣性和化學(xué)可調(diào)性，使得有機(jī)液流電池因其可持續(xù)性和成本優(yōu)勢(shì)有望用于大型儲(chǔ)能項(xiàng)目。鋰空氣電池，又被稱為可呼吸的電池，可能成為未來(lái)長(zhǎng)續(xù)航電動(dòng)汽車(chē)的儲(chǔ)能體系。
澳大利亞伍倫貢大學(xué)超導(dǎo)與電子材料研究所竇士學(xué)教授團(tuán)隊(duì)撰寫(xiě)的綜述文章“Functional membrane separators for next-generation high-energy rechargeable batteries”近期發(fā)表于《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》這篇論文從隔膜這一居于電池中心位置的重要組成部分為出發(fā)點(diǎn)，提出了新型鋰電池發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)和未來(lái)發(fā)展方向的4S法則，即Stable（穩(wěn)定），Safe（安全），Smart（智能化），Sustainable（可持續(xù)）。
相比于傳統(tǒng)電池，新型電池的循環(huán)穩(wěn)定性是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)；功能化隔膜在解決這一問(wèn)題方面是一個(gè)非常有效的途徑。該工作打破了五大高效新型電池（鋰硫電池，室溫鈉硫電池，鋰有機(jī)電池，有機(jī)液流電池和鋰空氣電池）之間的界限，介紹了離子選擇性隔膜的重要作用、相應(yīng)隔膜材料的功能性質(zhì)和作用機(jī)理。該文章還闡述了功能化隔膜在提高電池的安全性（例如高傳熱性納米片狀材料涂覆隔膜降低鋰枝晶的安全風(fēng)險(xiǎn)），智能化（例如具有電響應(yīng)門(mén)控開(kāi)關(guān)孔結(jié)構(gòu)新型隔膜的構(gòu)建）以及可持續(xù)（例如基于纖維素材質(zhì)的隔膜新材料的開(kāi)發(fā)）方面的前沿工作，為將來(lái)隔膜材料的研究與開(kāi)發(fā)提供了指導(dǎo)和借鑒。
竇士學(xué)教授領(lǐng)導(dǎo)的超導(dǎo)與電子材料研究所，近年來(lái)在電化學(xué)能源材料與器件方面開(kāi)展了廣泛而深入的研究，并與其它知名課題組緊密合作。他們?cè)阡嚵螂姵�，室溫鈉硫電池，鋰空氣電池和鈉離子電池等新型電池體系方面做了大量工作并發(fā)表了一系列的研究成果。他們將離子孔道概念引入鋰硫電池（與江雷教授課題組合作），設(shè)計(jì)合成了具有互通結(jié)構(gòu)的介孔碳空心球并應(yīng)用于室溫鈉硫電池（與趙東元教授課題組合作）；他們制備的一系列合金和金屬氧化物催化劑材料有效提高了鋰空氣電池的比容量和充放電效率；在澳大利亞可再生能源署（ARENA，Australian Renewable Energy Agency）的資助下，他們致力于鈉離子電池智能化能源儲(chǔ)存體系的構(gòu)建和應(yīng)用開(kāi)發(fā)。
