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解决瓶颈问题 西安交大团队锂硫电池研发实现新突破

信息来源:batterydir.com  时间:2019-03-20  浏览次数:81

西安新闻网讯(记者姜泓 任娜)具有能量密度高、容量大、环保、廉价等特点的锂硫电池被称为是继锂离子电池之后下一代动力电池体系的发展方向,然而其使用过程中产生的多硫化物导致电池性能衰退一直是影响锂硫电池应用的瓶颈问题。近日,西安交大化工学院李明涛课题组设计开发了一种具有二维结构的石墨烯保护层的正极材料,获得了长循环寿命的锂硫电池。

锂硫电池是以硫元素作为电池正极,金属锂作为负极的一种锂电池,作为一种高比能电池,具有价格低廉、储备丰富、绿色环保等特点,被誉为锂离子电池之后下一代动力电池体系的发展方向,其理论比能量高达 2600Wh/kg,远高于目前商业化的锂离子电池,也是破解新能源汽车“里程焦虑”备选项之一。然而锂硫电池在实际应用中,易溶于电解液的多硫化物(中间产物)形成“穿梭效应”会直接导致差的电池循环寿命。因此,如何抑制多硫化物的穿梭在锂硫电池正极研究中至关重要。

所谓穿梭效应,指的是在充放电过程中,正极产生的多硫化物(Li2Sx)中间体溶解到电解液中,并穿过隔膜,向负极扩散,与负极的金属锂直接发生反应,最终造成了电池中有效物质的不可逆损失、电池寿命的衰减、低的库伦效率。

针对这一问题,近日,西安交大化工学院、长期从事新一代二次电池正极材料开发与应用的李明涛课题组,创造性地设计了一种二维插层结构的g-C3N4/石墨烯夹层,如同在电池正负极之间构建了多层“防鲨网”,不仅能通过物理和化学双重作用阻挡多硫化物在正负极之间穿梭,还能加快锂离子的扩散,从而大大提升电池的循环寿命。

他们的研究成果对提升锂硫电池电化学性能及进一步实现产业化具有理论指导意义。前不久,该成果发表在国际著名期刊《可持续能源材料化学》(ChemSusChem)上,并入选为封面文章。

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