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高性能鋰硫電池新研究：碳納米球可提高充放電循環(huán)穩(wěn)定性
時間:2020-05-25 09:31來源:新浪汽車-編譯 作者:綜合報道
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目前被廣泛使用的鋰離子電池可以實現(xiàn)265Wh/kg的能量密度以及185mAh/g的容量，而鋰硫電池理論上具備2600Wh/kg的能量密度以及1675mAh/g的容量。換句話說，鋰硫電池的性能比目前的鋰離子電池好10倍，應用前景十分看好，但充放電過程中硫的轉化反應緩慢，導致硫的利用率低、溶解現(xiàn)象嚴重，來自中國科學院大連化學物理研究所（DICP）的劉健教授和吳忠?guī)浗淌陬I導的研究小組最近似乎已經(jīng)找到了解決方案：碳納米球鋰硫電池正極。
此項研究4月16日發(fā)表在能源材料領域國際頂級期刊Advanced Energy Materials（先進能源材料）之上。這些納米球的工作方式類似于電池陰極納米反應器，通過Fe1-xS電催化劑裝飾，可以解決鋰硫電池中多硫化鋰（LiPs）溶解的關鍵問題，要知道多硫化鋰溶解時，電池會失去硫和充放電循環(huán)穩(wěn)定性。
這些納米球孔隙率高，可吸附高達75%的高硫負荷，從而避免多硫化鋰的溶解。根據(jù)研究人員的說法，在0.5C的電流密度下經(jīng)過200個充放電循環(huán)后納米球的容量仍保持穩(wěn)定，從初始值1070mAh/g幾乎沒有衰減。值得一提的是，電動汽車可能面臨更大的電流密度，快充時可以達到4C。如果科學家們能夠證明這些碳納米球能夠抵抗如此高的電流密度，那么由此制成的鋰硫電池可能會比目前電動汽車電池提供的續(xù)航里程高10倍，或者折中選擇電池尺寸少一半，但獲得5倍續(xù)航里程。
除此之外，鋰硫電池還有一個不可低估的成本優(yōu)勢。鋰硫電池所使用的材料要比鋰離子電池便宜得多，而且硫在自然界中非常豐富，因此，價格方面要比鋰離子電池低得多，有望實現(xiàn)電動汽車普及生命線的100美元/千瓦時成本。
實際上，LFP磷酸鐵鋰電池最近已經(jīng)有了可喜的發(fā)展，但與上述成本線仍有一定距離。隨著電池技術的不斷發(fā)展，電動汽車有著光明的未來，只是需要很長的時間才能最終到達。
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