化工仪器网手机版
移动端访问更便捷
青岛能源所开发出双碳双活性物质的新型锂-硫（硒）电池体系
2021年08月31日 08:46:13
来源：中国科学院青岛生物能源与过程 点击量：6196
青岛能源所先进储能材料与技术研究组武建飞研究员多年来深耕锂硫电池领域，针对锂硫电池的本征缺陷提出了多种解决思路，并且取得了一系列的创新性研究成果。
【化工仪器网 项目成果】近年来，随着电动汽车的推广和应用，当今社会对电化学储能器件提出了新的要求和挑战。传统的锂离子电池受制于电极材料较低的理论容量，难以满足高能量密度储能系统的要求?；诙嗟缱幼环从Φ娘虻绯鼐哂邢喽猿叩谋饶芰?，并且原料来源丰富、价格低廉、低毒无害，被认为是最具潜力的下一代高能量电池体系之一，成为当前电化学储能领域的重要研究热点和方向。
然而，锂硫电池固有的自身缺陷严重阻碍了其持续的推广及应用：一方面，由于硫单质及还原产物多硫化合物(Li2S/Li2S2)的导电率低，导致锂硫电池中活性物质利用率低，倍率性能差；另一方面，在充放电过程中产生的可溶性多硫化合物，会导致“穿梭效应”的出现，极大的降低了电池的循环寿命。因此，开发具有高导电性，同时对“穿梭效应”具有较强弱化能力的正极材料，是获取高性能锂硫电池的关键技术所在。
青岛能源所先进储能材料与技术研究组武建飞研究员多年来深耕锂硫电池领域，针对锂硫电池的本征缺陷提出了多种解决思路，并且取得了一系列的创新性研究成果(Journal of Materials Chemistry A, 6 (2018), 23486-23494; Electrochimica Acta, 295 (2019), 684-692; ACS Applied Materials & Interfaces, 11 (2019), 15607-15615; Advanced Materials Interfaces, 2020, 2001698)。
业界在前期的研究发现，与硫同族的硒元素具有和硫类似的转化反应机理，并且锂硒电池的“穿梭效应”可以明显得到抑制。但较为可惜的是，与锂硫电池相比，锂硒电池容量较低，无法满足高比能电池的要求。针对这一问题，该研究组博士生杨泽文巧妙利用硫和硒的协同作用，通过弥补各自体系的“木桶短板”，成功设计开发了一种具有双碳双活性物质的新型锂-硫(硒)电池体系。
该体系以壳聚糖基衍生碳为基底，三维缠绕碳纳米管构成双碳的活性物质载体，这可以有效提高三维碳载体骨架的导电性和结构稳定性；另外，通过煅烧方式负载硫-硒复合物作为活性材料，最终获得具有高容量、高循环稳定性能的锂硫(硒)电池正极材料。
研究结果表明，在0.5 C(1 C=1340 mA·g-1)电流密度下，电池经过500次循环后仍然保持833.2 mAh·g-1的高比容量。此外，该工作还利用简便有效的测试手段对此电池体系的充放电机理进行了探讨，得出了硫-硒复合物作为活性物质的反应机理为锂硫和锂硒电池基本反应步骤的组合。本工作为解决锂硫电池的本征缺陷问题提供了新的参考思路；同时，也为硫族元素在锂金属电池中的研究和应用奠定了基础。
本工作的相关研究成果最近以“Novel Lithium-Chalcogenide Batteries Combining S, Se and C Characteristics Supported by Chitosan-Derived Carbon Intertwined with CNTs”为题发表在国际著名期刊Chemical Engineering Journal上(Chemical Engineering Journal, 2022, 427, 131790。IF=13.273)。
相关阅读 Related Reading
查看更多+-
锂电池高效环保回收新工艺：可回收92%以上的关键金属 环保优势显著
近日，美国伍斯特理工学院研究团队开发出一种高效环保、可规模化应用的锂离子电池回收新工艺，为锂电池回收开辟了新的路径。2025-07-23 13:26:36 -
近期，由我国牵头制定的硅基负极材料国际标准正式发布，有助于推动全球锂离子电池行业的技术进步和产业升级。2025-07-18 10:36:01
-
近期，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所研究员胡林华团队在水系锌离子电池凝胶电解质研究方面取得新进展。研究人员采用了亲锌增...2025-06-25 10:50:56
-
近日，中国科学院大连化学物理研究所研究人员研发出厚度仅为3微米的高稳定性超薄聚合物膜材料，将全钒液流电池的工作电流密度提升至300...2025-06-23 11:42:52
-
大连化学物理研究所太阳能研究部(DNL16)李灿院士团队提出了光电-热电双效应耦合的思路，并发现了光伏效应与热电效应的耦合机制，实...2025-06-19 13:45:14
-
，昆明理工大学材料科学与工程学院陈江照教授和何冬梅教授团队在高性能钙钛矿太阳能电池领域取得重要进展，成功在钙钛矿太阳能电池稳定性上...2025-06-17 17:23:32
版权与免责声明
- ①凡本网注明“来源：化工仪器网”的所有作品，均为浙江兴旺宝明通网络有限公司-化工仪器网合法拥有版权或有权使用的作品，未经本网授权不得转载、摘编或利用其他方式使用上述作品。已经本网授权使用作品的，应在授权范围内使用，并注明“来源：化工仪器网”。违反上述声明者，本网将追究其相关法律责任。
- ②本网转载并注明自其他来源（非化工仪器网）的作品，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责，不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时，必须保留本网注明的作品第一来源，并自负版权等法律责任。
- ③如涉及作品内容、版权等问题，请在作品发表之日起一周内与本网联系，否则视为放弃相关权利。
