鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:693次 | 2022年12月20日
韓國研發(fā)新型鋰硫電池 能量密度是鋰電池2倍
日前,來自韓國的一支研發(fā)團(tuán)隊(duì)對(duì)外宣布,他們已成功研發(fā)出了一種新型的鋰硫電池,該電池和目前已經(jīng)商業(yè)化應(yīng)用的鋰電池相比,兩者具有相同的充放電循環(huán)工作性能,同時(shí)其能量密度還可以達(dá)到鋰電池的兩倍多。該研發(fā)團(tuán)隊(duì)是一支由韓國和意大利共同組建的多元化研究小組,在以上高度可靠的鋰硫電池中,研發(fā)人員采用了一個(gè)高度可逆的雙模態(tài)硫陰極(雙模態(tài)硫陽極是指固態(tài)硫電極和硫化電解質(zhì))和一個(gè)鋰化得到的硅/硅氧化物納米陽極。
該鋰硫電池研發(fā)團(tuán)隊(duì)將研究成果發(fā)表在了美國化學(xué)會(huì)的《納米快報(bào)(NanoLetters)》雜志上,在該文章中,研發(fā)人員詳細(xì)介紹了該鋰硫電池具有的一系列性能,其中包括相當(dāng)高的能量密度、優(yōu)秀的充放電效率、優(yōu)異的充放電循環(huán)壽命,同時(shí)在電池充放電次數(shù)達(dá)到500次、電容量達(dá)到原來的85%時(shí),仍可以實(shí)現(xiàn)750毫安時(shí)/克-1000毫安時(shí)/克的能量密度。正是由于采用了全新的陽極設(shè)計(jì)以及陰極優(yōu)化結(jié)構(gòu),才使得這種鋰硫電池實(shí)現(xiàn)了以上的先進(jìn)性能。
由于鋰硫電池采用的硫成本低且含量豐富,同時(shí)鋰硫電池理論能量密度可以達(dá)到1675毫安時(shí)/克(約合2500瓦時(shí)/千克),因此鋰硫電池將很有可能成為下一代電池應(yīng)用技術(shù)。但是,鋰硫電池的應(yīng)用同樣存在著眾多眾所周知的困難和挑戰(zhàn),其中包括鋰硫電池活性材料利用率偏低的問題,此外在鋰硫電池工作時(shí),可溶性鋰硫化物還可能會(huì)降低硫電極的穩(wěn)定性。
來自該研究小組的Lee在文中介紹道:目前針對(duì)硫電極進(jìn)行的優(yōu)化設(shè)計(jì)出現(xiàn)了一致性的進(jìn)展,其中通過采用導(dǎo)電碳質(zhì)基質(zhì)和金屬有機(jī)骨架以及恰當(dāng)?shù)碾娊赓|(zhì)可以實(shí)現(xiàn)浸硫過程。目前已有多個(gè)研究組織的報(bào)告稱,將鋰硫化物加入到鋰硫電池中可以有效提高鋰硫電池的充放電循環(huán)性能和能量密度。
有關(guān)以上鋰硫電池的另一個(gè)關(guān)鍵問題就是,該電池采用的是鋰金屬陽極,眾所周知鋰金屬陽極存在著一些關(guān)鍵的問題,其中包括在該鋰硫電池工作時(shí)鋰金屬陽極會(huì)和有機(jī)電解質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而使得鋰發(fā)生枝晶生長(zhǎng),這一問題將會(huì)大幅降低電池的循環(huán)工作效率,同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)安全問題。除此以外,鋰硫電池還將采用硫陰極,在電池工作時(shí)鋰金屬會(huì)和鋰硫化物發(fā)生反應(yīng),從而在鋰金屬的表面形成一層Li2S的不溶性物質(zhì),這將直接導(dǎo)致鋰金屬的消耗損失,最終將大幅降低電池的循環(huán)工作性能。
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