日前，來(lái)自韓國(guó)南洋大學(xué)的一支研發(fā)團(tuán)隊(duì)對(duì)外宣布成功研發(fā)出了一種新型的鋰硫電池，該電池與目前已經(jīng)商業(yè)化應(yīng)用的鋰離子電池相比，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)到鋰離子電池的兩倍多。該研發(fā)團(tuán)隊(duì)是一支由韓國(guó)與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(yáng)極是指固態(tài)硫電極與硫化電解質(zhì))和一個(gè)鋰化得到的硅/硅氧化物納米陽(yáng)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(guó)化學(xué)會(huì)的納米快報(bào)(Nano Letters)雜志上，在該文章中研發(fā)人員詳細(xì)介紹了該鋰硫電池所具有一系列性能，其中就包括相當(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(lái)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。正是由于該全新鋰硫電池采用了全新的陽(yáng)極設(shè)計(jì)以及陰極優(yōu)化結(jié)構(gòu)才使得該電池實(shí)現(xiàn)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)鋰硫電池理論能力密度可以達(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)。此外，鋰硫電池的應(yīng)用同樣存在著眾多眾所周知的困難與挑戰(zhàn)，其中就包括鋰硫電池活性材料利用率偏低的問(wèn)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(lái)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(guò)采用導(dǎo)電碳質(zhì)基質(zhì)與金屬有機(jī)骨架以及恰當(dāng)?shù)碾娊赓|(zhì)可以實(shí)現(xiàn)浸硫過(guò)程。目前已有多個(gè)研究組織研究報(bào)告稱(chēng)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。
關(guān)于以上鋰硫電池另一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題就是該電池采用的是鋰金屬陽(yáng)極，眾所周知鋰金屬陽(yáng)極存在著一些關(guān)鍵的問(wèn)題，其中就包括在該鋰硫電池工作時(shí)鋰金屬陽(yáng)極會(huì)與有機(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(wèn)題將會(huì)大幅降低電池的循環(huán)工作效率同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生安全問(wèn)題。除以上外，鋰硫電池還將采用硫陰極，在電池工作時(shí)鋰金屬會(huì)與鋰硫化物發(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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