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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展
2022年09月14日 16:01:42
來源：化工儀器網 作者：楊 點擊量：4404
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用提供了新思路。
【化工儀器網 項目成果】鋰硫電池是鋰電池的一種，通常以硫元素作為電池正極，金屬鋰作為負極。單質硫在地球中儲量豐富，具有價格低廉、環(huán)境友好等特點。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，分別達到 1675m Ah/g 和 2600Wh/kg，被認為是增加電動汽車續(xù)航里程的有效策略之一。
然而，硫正極電子導電性差、體積變化劇烈以及多硫化鋰的穿梭效應等缺點，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現高效儲能鋰硫電池的有效途徑之一。
中國科學院青島生物能源與過程研究所研究員武建飛帶領的先進儲能材料與技術研究組，在鋰硫電池領域進行了系列的科學探索。近日，該研究組在前期研究的基礎上(Chemical Engineering Journal，2022, 427, 131790)，開發(fā)出具有高比表面和多級孔結構的活性炭(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、導電性強、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，且在醚類和酯類電解液中均表現出優(yōu)異的電化學性能。
SST/AC復合電極在醚類和酯類電解液中均表現出優(yōu)于單一S的電化學性能。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到70%以上，表現出良好的兼容性。此外，S、Se和Te的三元協(xié)同效應可有效提升材料的導電性能，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用提供了新思路。
相關成果Multichalcogen-Integrated Cathodes for Novel Lithium-Chalcogenide Batteries in Ether and Ester Electrolytes發(fā)表在《應用材料與界面》(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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