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中科院青島能源所鋰硫電池硫族正極研究取得進(jìn)展
2022年09月14日 16:01:42
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：楊 點(diǎn)擊量：4407
該研究通過硫族元素改良硫正極，解決鋰硫電池中硫正極本征缺陷的問題，且在醚類和酯類電解液中均有良好的兼容性，為硫族元素在鋰硫電池中的研究和應(yīng)用提供了新思路。
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】鋰硫電池是鋰電池的一種，通常以硫元素作為電池正極，金屬鋰作為負(fù)極。單質(zhì)硫在地球中儲(chǔ)量豐富，具有價(jià)格低廉、環(huán)境友好等特點(diǎn)。利用硫作為正極材料的鋰硫電池，其材料理論比容量和電池理論比能量較高，分別達(dá)到 1675m Ah/g 和 2600Wh/kg，被認(rèn)為是增加電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程的有效策略之一。
然而，硫正極電子導(dǎo)電性差、體積變化劇烈以及多硫化鋰的穿梭效應(yīng)等缺點(diǎn)，阻礙了鋰硫電池的性能。因此，開發(fā)和制備新型硫正極材料將是實(shí)現(xiàn)高效儲(chǔ)能鋰硫電池的有效途徑之一。
中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所研究員武建飛帶領(lǐng)的先進(jìn)儲(chǔ)能材料與技術(shù)研究組，在鋰硫電池領(lǐng)域進(jìn)行了系列的科學(xué)探索。近日，該研究組在前期研究的基礎(chǔ)上(Chemical Engineering Journal，2022, 427, 131790)，開發(fā)出具有高比表面和多級(jí)孔結(jié)構(gòu)的活性炭(AC)載體，并通過硒(Se)和碲(Te)取代部分S的新型正極材料。該新型正極具備容量高、導(dǎo)電性強(qiáng)、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，且在醚類和酯類電解液中均表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。
SST/AC復(fù)合電極在醚類和酯類電解液中均表現(xiàn)出優(yōu)于單一S的電化學(xué)性能。在酯類電解液中，電池在0.5 C電流密度下循環(huán)300圈后仍能保持1024.9 mAh·g-1的高比容量，且在酯類和醚類電解液中容量保持率均能達(dá)到70%以上，表現(xiàn)出良好的兼容性。此外，S、Se和Te的三元協(xié)同效應(yīng)可有效提升材料的導(dǎo)電性能，顯著降低電荷傳輸能壘，從而減小充放電過程中的電化學(xué)極化，改善了材料的庫倫效率和循環(huán)性能。
該研究通過硫族元素改良硫正極，解決鋰硫電池中硫正極本征缺陷的問題，且在醚類和酯類電解液中均有良好的兼容性，為硫族元素在鋰硫電池中的研究和應(yīng)用提供了新思路。
相關(guān)成果Multichalcogen-Integrated Cathodes for Novel Lithium-Chalcogenide Batteries in Ether and Ester Electrolytes發(fā)表在《應(yīng)用材料與界面》(ACS Applied Materials & Interfaces)上。
參考來源：中科院青島生物能源與過程研究所
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