CN107482152B - 一种锂硫电池用有机高分子增强石墨烯插层材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锂硫电池用有机高分子增强石墨烯插层材料，属于化学储能电池领域。将Tris缓冲液和盐酸多巴胺加入GO分散液中，搅拌至变黑，抽滤，加Tris缓冲液和水，抽滤，得到负载有PG膜的滤膜；将PEI水溶液加到所述滤膜上，抽滤，加Tris缓冲液和水，抽滤，将滤膜取出干燥得到负载有PPG膜的滤膜；浸入氢碘酸溶液，待滤膜溶解，将含杂质的PPG膜取出，用丙酮和水浸泡除杂，干燥后得到所述插层材料。所述插层材料具有良好的机械强度、低孔隙、特定吸附力的官能团位点、极高的表面作用面积和良好的导电性能，能够有效抑制多硫化物穿梭，提升纯硫电极的电传导效率与隔膜对多硫化物的控制能力，有效提高电池能量密度。

Description

一种锂硫电池用有机高分子增强石墨烯插层材料
技术领域
本发明涉及一种锂硫电池用有机高分子增强石墨烯插层材料，具体地说，所示插层材料具有低孔隙和高活性吸附位点，可有效抑制多硫化物穿梭，属于化学储能电池领域。
背景技术
在环境问题日益严峻，化石能源日益枯竭的今天，开发具有高比能量的二次电池系统显得尤为重要。锂硫电池以其高理论能量密度和低环境影响的优势成为最有潜力的下一代电化学储能系统之一。然而由于多硫化物的穿梭效应和硫电极的电化学惰性所带来的循环稳定性差与活性材料利用率低下等问题严重制约了其实际的应用。为解决以上问题，目前的研究工作主要是通过将硫负载在具有高孔隙率与特定吸附能力的导电基体结构中以改善复合硫电极的综合电化学性能。然而复杂的纳米结构设计对材料的制备时间和成本要求较高，因此在大规模的实际生产中可能难以实现。此外导电基体结构或包覆结构的引入将会降低复合材料中活性硫的相对含量，进而不利于具有高比能量密度的电极极片的制备。
对隔膜直接进行表面功能化涂布或引入中间插层等功能层材料的设计便是解决以上问题的重要方法。传统的聚烯烃类隔膜(PP、PE)可避免正负极的接触短路，同时不会阻碍电解液与锂离子的顺利通过。但由于锂硫电池的充放电机理异常复杂，大量的小分子中间态产物极易在有机电解液中溶解并透过多孔隔膜，进而造成活性物质的流失。因此，有必要对隔膜进行具备特定物理与化学特性的功能层修饰，在提高电极材料电接触的同时，有效弥补隔膜对多硫化物阻隔能力的不足，从而提升电极的综合电化学性能。并且无需制备复杂的复合硫电极，仅通过对隔膜的修饰即可有效提升纯硫电极的电传导效率与隔膜对多硫化物的控制能力，这无疑是非常高效的改善锂硫电池性能的途径之一。
石墨烯因其优异的导电能力、超高的比表面积以及独特的弹性物理结构在锂硫电池中得到普遍应用。并且石墨烯具有典型的二维结构，其平面结构易于组装形成功能薄膜。相比较而言，氧化石墨烯具有丰富的官能团，能够对多硫化物进行额外化学吸附，从而更加有效地抑制多硫化物的穿梭。目前众多研究采用氧化石墨烯作为基元材料，利用其二维结构特征构建薄膜材料，利用氧化石墨烯片层间的孔隙实现锂离子的选择性透过。然而单纯氧化石墨烯抽滤制成的薄膜机械强度有限，其孔隙不足以通过空间位阻效应截留多硫化物，并且很难从滤膜上转移。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种锂硫电池用有机高分子增强石墨烯插层材料；所述插层材料具有低孔隙和高活性吸附位点，可有效抑制多硫化物穿梭。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种锂硫电池用有机高分子增强石墨烯插层材料，所述插层材料是通过如下制备方法制备得到的，步骤为：
步骤1.将Tris缓冲液和盐酸多巴胺先后依次加入氧化石墨烯(GO)的分散液中，连续搅拌至溶液颜色变为黑色，得到聚多巴胺(PDA)交联的石墨烯溶液，抽滤，加Tris缓冲液和水，再抽滤，得到负载有PDA交联的石墨烯薄膜(下文中PDA交联的石墨烯薄膜简称为PG膜)的滤膜；
步骤2.将聚乙烯亚胺(PEI)水溶液加到负载有PG膜的滤膜上，抽滤，然后加Tris缓冲液和水，再抽滤，抽滤完成后将滤膜取出，干燥后得到负载有PEI与PDA共增强的石墨烯膜(下文中PEI与PDA共增强的石墨烯膜简称为PPG膜)的滤膜；
步骤3.将负载有PPG膜的滤膜浸入氢碘酸溶液，待滤膜溶解后，将含杂质的PPG膜取出，依次用丙酮和水浸泡去除杂质，干燥后得到本发明所述的锂硫电池用有机高分子增强石墨烯插层材料。
其中，步骤1中：
盐酸多巴胺与氧化石墨烯的质量比为1:4；
Tris缓冲液的体积与溶液总体积的比为1:3～4；
优选氧化石墨烯分散液的浓度为3mg·ml-1～5mg·ml-1；
可采用搅拌0.5h～2h后继续超声处理0.5h～1h，使氧化石墨烯充分分散在溶剂中，得到氧化石墨烯分散液；
抽滤所用滤膜为孔径0.22μm或0.45μm的无机微孔滤膜。
步骤2中：盐酸多巴胺与聚乙烯亚胺(PEI)的质量比为1:1～3；
优选PEI水溶液浓度为1mg·mL-1～2mg·mL-1；
抽滤所用滤膜为孔径0.22μm或0.45μm的无机微孔滤膜；
优选干燥温度为40℃～60℃，干燥时间为2h～6h。
步骤3中：
氢碘酸溶液浓度为2mol·L-1～4mol·L-1；
优选滤膜浸入60℃～90℃的氢碘酸溶液中20min～40min；
优选步骤1和2中：
Tris缓冲液的pH值为8.0～9.0。
优选步骤1～3中：
水的纯度大于等于去离子水的纯度。
有益效果
1.本发明提供了一种锂硫电池用有机高分子增强石墨烯插层材料，所述插层材料通过聚多巴胺和枝状聚乙烯亚胺与氧化石墨烯的相互交联，PPG膜具有良好的机械强度、低孔隙、大量具有特定吸附力的官能团位点、极高的表面作用面积和良好的导电性能，从而能够有效抑制多硫化物穿梭，无需制备复杂的复合硫电极，仅通过改插层材料的引入即可有效提升纯硫电极的电传导效率与隔膜对多硫化物的控制能力，有效提高电池的能量密度；
2.本发明提供了一种锂硫电池用有机高分子增强石墨烯插层材料，在适当的pH值条件下，多巴胺单体可通过氨基官能团与氧化石墨烯上的含氧官能团产生共价结合，修饰于石墨烯片表面的多巴胺可进一步自聚合形成长链PDA，即可有效增强所制备石墨烯薄膜的机械强度；具有隔膜辅助功能的PPG膜以真空抽滤成膜法制备得到，通过聚乙烯亚胺的氨基与PDA上邻苯二酚结合填充薄膜的空隙并可显著增加薄膜的表面粗糙度，引入高分子中的特定功能基团可使石墨烯薄膜对多硫化物具有额外的化学吸附力作用；溶解掉滤膜后的薄膜材料具有很好的机械性能，可以作为插层材料，置于锂硫电池的正极和隔膜之间，其低的孔隙和引入的高分子中的特定功能基团可使石墨烯薄膜对多硫化物具有很好的限制作用。
附图说明
图1为实施例1制得的PG膜的扫描电子显微镜(SEM)图。
图2为实施例1制得的PPG膜的SEM图。
图3为实施例2制得的PPG膜的SEM图。
图4为实施例2中制得的PPG膜在不同放大倍率下的SEM图。
图5为实施例2中制得的PPG膜的元素分布图。
图6为实施例3制得的PPG膜的SEM图。
图7为具备实施例2制得的所述插层材料和隔膜的测试电池与仅使用单层隔膜(bare)的对比测试电池的充放电循环电化学性能对比图。
图8为具备实施例1和实施例3制得的所述插层材料和隔膜的测试电池的充放电循环电化学性能对比图。
具体实施方式
为更好理解本发明，下面结合具体实施例对本发明做进一步详细描述。
以下实施例1～3中，所用到的材料表征分析仪器如下：
扫描电子显微镜(SEM)测试：仪器型号：FEI Quanta，荷兰；
电池的循环性能测试：LAND CT 2001A测试仪，购自武汉市蓝电电子有限公司；
能谱仪(EDS)测试：使用的能谱仪(Energy dispersive spectrometer,EDS)是牛津仪器(上海)有限公司生产的Oxford INCA型号射线能谱仪。
三羟甲基氨基甲烷(Tris)缓冲液的制备：
将1.514g三羟甲基氨基甲烷固体粉末溶解在50mL去离子水中，随后加入0.32mL质量分数为37％的盐酸溶液，并搅拌10min，最后在上述溶液中再加入250mL去离子水并搅拌均匀，得到pH为8.5的三羟甲基氨基甲烷(Tris)缓冲液。
抽滤时使用的滤膜为孔径为0.22μm的无机微孔滤膜，北京北化黎明膜分离技术有限责任公司。
聚乙烯亚胺厂家：托马斯科学公司，枝状，平均Mw：～25000LS，平均Mn：～1000GPC。
实施例1
步骤1.将含有60mg氧化石墨烯(GO)的分散液，即氧化石墨烯浓度为3.3mg·mL-1的水溶液，倒入100mL去离子水中，搅拌1h后继续超声处理0.5h，以使GO充分分散，得到GO分散液；将80mL Tris缓冲液及15mg盐酸多巴胺固体粉末先后依次加入GO分散液，连续搅拌24h后，溶液颜色变为黑色，获得PDA交联的石墨烯溶液；用真空泵抽滤，加15mL Tris缓冲液和20mL去离子水，再用真空泵抽滤，获得负载有PG膜的滤膜。
步骤2.将1mg·mL-1的PEI水溶液15mL加到负载有PG膜的滤膜上，用真空泵抽滤，直到膜表面基本干燥，然后加15mL Tris缓冲液与50mL去离子水，继续依次透过滤膜用真空泵抽滤，在抽滤完成后将滤膜取出，用玻璃板压实后移入40℃烘箱中保持6h干燥，获得负载有PPG膜的滤膜。
步骤3.将负载有PPG膜的滤膜用玻璃板固定，浸入80℃，浓度为2mol·L-1的氢碘酸溶液20mL中30min，待滤膜溶解后，将含杂质的PPG膜取出，依次用20mL丙酮和50mL去离子水浸泡8h去除杂质，干燥后得到PPG薄膜，为本发明所述的锂硫电池用有机高分子增强石墨烯插层材料，密度约为0.5mg·cm-2。
采用扫描电子显微镜对实施例1制备的PG膜进行SEM形貌分析，放大倍数为10000倍，如图1所示，可以看出，所述PG膜褶皱的表面上具有大量沟壑般的突起，这主要与石墨烯自身的片层结构以及链状PDA在石墨烯表面的聚合有关。
图2为实施例1中制得的PPG膜在2500倍的放大倍率下的扫描电镜(SEM)图。由于PEI是以抽滤的方式吸附生长在PG膜的表面，因此在图2的SEM图中可观察到在枝状PEI与PDA交联后，PPG膜的表面呈大量交错的麻绳状结构，其表面粗糙程度相比PG膜有极为显著的提高。
实施例2
步骤1.同实施例1步骤1。
步骤2.将1.5mg·mL-1的PEI水溶液15mL加到负载有PG膜的滤膜上，用真空泵抽滤，直到膜表面基本干燥，然后加15mL Tris缓冲液与50mL去离子水，继续依次透过滤膜用真空泵抽滤，在抽滤完成后将滤膜取出，用玻璃板压实后移入50℃烘箱中保持4h干燥，获得负载有PPG膜的滤膜。
步骤3.将负载有PPG膜的滤膜用玻璃板固定，浸入60℃，浓度为4mol·L-1的氢碘酸溶液15mL中20min，待滤膜溶解后，将含杂质的PPG膜取出，依次用20mL丙酮和60mL去离子水浸泡8h去除杂质，干燥后得到PPG薄膜，为本发明所述的锂硫电池用有机高分子增强石墨烯插层材料，密度约为0.5mg·cm-2。
图3为实施例2制得的PPG膜在2500倍的放大倍率下的SEM图。由于PEI是以抽滤的方式吸附生长在PG膜的表面，因此在图3的SEM图中可观察到在枝状PEI与PDA交联后，PPG膜的表面呈大量交错的麻绳状结构，其表面粗糙程度相比实施例1制得的PPG膜的图2有极为显著的提高。
进一步通过图4(a)～(d)的不同倍率下的SEM图进行观察，发现高倍SEM图可观测到麻绳状的突起主要由大量具有针片状的纳米结构堆积而成，同时针片结构之间还形成了大量的纳米孔隙。结合以上观察可知，通过PEI的再交联使PPG膜表面形成了巨大的可与多硫化物作用的吸附面积。
图5为通过EDS面扫分析得到的实施例2制备的PPG膜中图4(a)区域的元素分布图。可见C、N及O元素在PPG膜表面具有均匀的分布，其相对含量分别为70.7wt％、12.4wt％及16.9wt％；N元素主要来自于PEI与PDA有机物中的氨基官能团，O来自于GO中的含氧官能团。
实施例3
步骤1.同实施例1步骤1。
步骤2.将2mg mL-1的PEI水溶液15mL加到负载有PG膜的滤膜上，用真空泵抽滤，直到膜表面基本干燥，然后加20mL Tris缓冲液与50mL去离子水，继续依次透过滤膜用真空泵抽滤，在抽滤完成后将滤膜取出，用玻璃板压实后移入60℃烘箱中保持2h干燥，获得负载有PPG膜的滤膜。
步骤3.将负载有PPG膜的滤膜用玻璃板固定，浸入90℃，浓度为2mol·L-1的氢碘酸溶液20mL中40min，待滤膜溶解后，将含杂质的PPG膜取出，依次用20mL丙酮和50mL去离子水浸泡8h去除杂质，干燥后得到PPG薄膜，为本发明所述的锂硫电池用有机高分子增强石墨烯插层材料，密度约为0.5mg·cm-2。
图6为实施例3中PPG膜在2500倍的放大倍率下的SEM图。由于PEI是以抽滤的方式吸附生长在PG膜的表面，因此在图6中可观察到在枝状PEI与PDA交联后，PPG膜的表面呈大量交错的麻绳状结构，其表面粗糙程度相比实施例1的图2和实施例2中的图3所显示的PPG膜表面粗糙度有极为显著的提高。
实施例4
在装配电池的过程中，将实施例1～3中制备的PPG膜作为插层材料装入锂硫电池作为测试电池，同时制备没有加入PPG膜插层材料的对比测试电池，具体制备方法如下：
将正极材料升华硫粉、导电剂乙炔黑、粘合剂聚偏氟乙烯(PVDF)以质量比70:20:10的比例混合，在研钵中充分混合约1h，期间以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为稀释液调节混合物的粘度，最后将所得的粘稠浆料用湿膜制备器均匀涂覆在铝箔衬底之上，放入60℃真空干燥箱中烘24h，得到薄膜；用手动冲压机将薄膜裁剪成面积约为1.1cm2的圆形小极片，然后称重。
将称重后的极片、电池壳体、隔膜、实施例1～3制备的PPG膜作为插层材料一同放入真空干燥箱中干燥，然后放入氩气气氛的手套箱(德国，MBRAUN)中进行测试电池的组装。以称取的极片为正极，金属锂片为负极，隔膜放在正极和负极之间，PPG膜作为插层材料放入隔膜和正极之间，电解液为含有0.2M LiNO3的1M双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)溶解在1,3-二氧戊环(DOL)与二甲氧基乙烷(DME)体积比为1:1的溶剂中制备而成。同时制备对比测试电池，其中没有PPG膜作为插层材料，其余同测试电池。
采用LAND CT 2001A测试仪对测试电池和对比测试电池进行电化学测试，图7中所示为实施例2测试电池和对比测试电池在0.1C(1C＝1675mA g-1)下的循环可逆容量曲线。添加PPG插层材料的测试电池的初始放电容量为790mAh g-1，随后通过约10周的快速活化过程，可达到1103mAh g-1的初始放电容量。容量在循环初期的活化增长表明虽然PPG膜可以起到良好的导电传递作用，但由于极片中大量硫单质的密集堆积，仍然需要通过电解液的充分浸润以及硫与导电剂的重新有效排布才能达到最高的活性物质利用效率。在100周循环后可逆容量为786mAh g-1，表明测试电池具有较好的循环稳定性。此外整个循环过程中的平均库伦效率达到了99％以上。而没有加入PPG膜插层材料的对比电池样的初始放电容量为524mAh g-1，经过近20周的活化，最高容量也只有585mAh g-1，并且在100周循环后可你容量下降到380mAh g-1，与加入PPG膜插层材料的电池性能形成鲜明的对比，说明通过PPG膜高效的吸附与物理阻隔作用，极为有效的抑制了多硫化物通过隔膜向负极的迁移。
图8中所示为实施例1和实施例3测试电池在0.1C(1C＝1675mA g-1)下的循环可逆容量曲线。与实施例2类似，实施例1和实施例3测试电池的初始放电容量分别为990mAh g-1和928mAh g-1，随后实施例1通过10周的快速活化过程，可达到1113mAh g-1的初始放电容量，实施例3通过7周的快速活化过程，可达到1126mAh g-1的初始放电容量。容量在循环初期的活化增长表明虽然PPG膜可以起到良好的导电传递作用，但由于极片中大量硫单质的密集堆积，仍然需要通过电解液的充分浸润以及硫与导电剂的重新有效排布才能达到最高的活性物质利用效率。实施例1实施例3在100周循环后可逆容量分别为为796mAh g-1和810mAhg-1表明测试电池具有较好的循环稳定性。说明通过PPG膜高效的吸附与物理阻隔作用，极为有效的抑制了多硫化物通过隔膜向负极的迁移。
本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明精神的原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锂硫电池用有机高分子增强石墨烯插层材料，其特征在于：所述插层材料是通过如下制备方法制备得到的：
步骤1.将Tris缓冲液和盐酸多巴胺先后依次加入氧化石墨烯的分散液中，连续搅拌至溶液颜色变为黑色，得到PDA交联的石墨烯溶液，抽滤，加Tris缓冲液和水，再抽滤，得到负载有PG膜的滤膜；
步骤2.将聚乙烯亚胺水溶液加到负载有PG膜的滤膜上，抽滤，然后加Tris缓冲液和水，再抽滤，抽滤完成后将滤膜取出，干燥后得到负载有PPG膜的滤膜；
步骤3.将负载有PPG膜的滤膜浸入氢碘酸溶液，待滤膜溶解后，将含杂质的PPG膜取出，依次用丙酮和水浸泡去除杂质，干燥后得到所述锂硫电池用有机高分子增强石墨烯插层材料。
2.根据权利要求1所述的一种锂硫电池用有机高分子增强石墨烯插层材料，其特征在于：步骤1中：盐酸多巴胺与氧化石墨烯的质量比为1:4；Tris缓冲液的体积与溶液总体积的比为1:3～4；
步骤2中：盐酸多巴胺与聚乙烯亚胺的质量比为1:1～3；
步骤3中：氢碘酸溶液浓度为2mol·L-1～4mol·L-1；
步骤1～3中：抽滤所用滤膜为孔径0.22μm或0.45μm的无机微孔滤膜。
3.根据权利要求1或2所述的一种锂硫电池用有机高分子增强石墨烯插层材料，其特征在于：Tris缓冲液的pH值为8.0～9.0。
4.根据权利要求1或2所述的一种锂硫电池用有机高分子增强石墨烯插层材料，其特征在于：氧化石墨烯分散液的浓度为3mg·ml-1～5mg·ml-1。
5.根据权利要求1或2所述的一种锂硫电池用有机高分子增强石墨烯插层材料，其特征在于：搅拌0.5h～2h后继续超声处理0.5h～1h，使氧化石墨烯充分分散在溶剂中，得到氧化石墨烯分散液。
6.根据权利要求1或2所述的一种锂硫电池用有机高分子增强石墨烯插层材料，其特征在于：抽滤所用滤膜为孔径0.22μm或0.45μm的无机微孔滤膜。
7.根据权利要求1或2所述的一种锂硫电池用有机高分子增强石墨烯插层材料，其特征在于：聚乙烯亚胺水溶液浓度为1mg·mL-1～2mg·mL-1。
8.根据权利要求1或2所述的一种锂硫电池用有机高分子增强石墨烯插层材料，其特征在于：步骤2中干燥温度为40℃～60℃，干燥时间为2h～6h。
9.根据权利要求1或2所述的一种锂硫电池用有机高分子增强石墨烯插层材料，其特征在于：滤膜浸入60℃～90℃的氢碘酸溶液中20min～40min。
10.根据权利要求3所述的一种锂硫电池用有机高分子增强石墨烯插层材料，其特征在于：氧化石墨烯分散液的浓度为3mg·ml-1～5mg·ml-1；
搅拌0.5h～2h后继续超声处理0.5h～1h，使氧化石墨烯充分分散在溶剂中，得到氧化石墨烯分散液；
抽滤所用滤膜为孔径0.22μm或0.45μm的无机微孔滤膜；
聚乙烯亚胺水溶液浓度为1mg·mL-1～2mg·mL-1；
滤膜浸入60℃～90℃的氢碘酸溶液中20min～40min；
水的纯度大于等于去离子水的纯度；
步骤2中干燥温度为40℃～60℃，干燥时间为2h～6h。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107834008B (zh) * 2017-12-26 2019-08-16 扬州大学 氧化石墨烯负载聚-β-环糊精锂硫电池隔膜材料的制备方法
CN109103399B (zh) * 2018-08-22 2020-06-16 武汉大学 一种锂硫电池用功能性隔膜及其制备方法和在锂硫电池中的应用
CN109627004B (zh) * 2018-12-19 2022-01-07 重庆大学 一种导热导电石墨烯薄膜及其制备方法
CN111244370A (zh) * 2020-01-15 2020-06-05 华南师范大学 多元胺碳复合材料、浆料、隔膜、锂硫电池及制备方法
CN113206346B (zh) * 2021-04-30 2022-07-22 江西厚鼎能源科技有限公司 一种锂离子电池复合隔膜的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103441246A (zh) * 2013-06-25 2013-12-11 上海交通大学 三维氮掺杂的石墨烯基二氧化锡复合材料的制备方法及其应用
CN103466602A (zh) * 2012-06-06 2013-12-25 东丽先端材料研究开发（中国）有限公司 一种石墨烯粉末的制备方法及其在锂离子电池中的应用
CN103681001A (zh) * 2012-09-25 2014-03-26 海洋王照明科技股份有限公司 一种石墨烯电极片的制备方法
CN104271500A (zh) * 2012-06-29 2015-01-07 海洋王照明科技股份有限公司 一种石墨烯薄膜及其制备方法和用途
CN106188590A (zh) * 2016-07-14 2016-12-07 复旦大学 金属有机骨架结构改性的聚合物杂化质子交换膜及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103466602A (zh) * 2012-06-06 2013-12-25 东丽先端材料研究开发（中国）有限公司 一种石墨烯粉末的制备方法及其在锂离子电池中的应用
CN104271500A (zh) * 2012-06-29 2015-01-07 海洋王照明科技股份有限公司 一种石墨烯薄膜及其制备方法和用途
CN103681001A (zh) * 2012-09-25 2014-03-26 海洋王照明科技股份有限公司 一种石墨烯电极片的制备方法
CN103441246A (zh) * 2013-06-25 2013-12-11 上海交通大学 三维氮掺杂的石墨烯基二氧化锡复合材料的制备方法及其应用
CN106188590A (zh) * 2016-07-14 2016-12-07 复旦大学 金属有机骨架结构改性的聚合物杂化质子交换膜及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Enhanced Li–S Batteries Using Amine-Functionalized Carbon Nanotubes in the Cathode";Lin Ma ea al.;《ACS Nano》;20151204;第10卷(第1期);pages:1050-1059

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