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在中國開展硫化鋰電池材料的研究取得進展或者推動電動車的發展

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在中國開展硫化鋰電池材料的研究取得進展或者推動電動車的發展

發布日期:2021-07-12 作者: 點擊:

理論容量高達1166mAhg-1的硫化鋰材料,是其它過渡金屬氧化物和磷酸鹽的數量倍;在脫鋰充電過程中發生的體積收縮能夠為后續的嵌鋰放電反應提供空間,保護電極結構不受破壞;其可與非鋰金屬負極材料(如硅、錫等)組裝電池,有效避免鋰枝晶形成等問題所帶來的隱患,是鋰枝晶形成等問題所帶來的隱患。但是,由于材料中電子/離子導電率低,中間產物多硫化物在電解液中的溶解穿梭效應,限制了其在鋰硫電池中的實際應用。

硫化鋰

為了提高鋰硫電池的容量利用率和循環壽命,研究人員經常要把硫填充到具有高比表面和高導電性的多孔材料(例如:碳納米管,多孔碳,石墨烯和碳纖維等)中。

前人研究發現,在氧化石墨烯上引入氮摻雜官能團,不僅能有效降低多硫化合物在電解液中的溶解,而且能優化沉積過程中多硫化物的分布(NanoLetters,2014,14,4821–4827)。為進一步提高Li2S的容量利用率,提高Li2S的循環壽命,本研究小組采用現場表征技術,研究了Li2S的溶解及再沉積機理,提出將Li2S的電壓調節至3.8V,然后通過控制電壓(1.7~2.4V)和均勻再沉積。另外,本研究還通過在氮化前的氧化石墨烯表面包覆葡萄糖,有效提高了石墨烯的折皺率和彎曲率,從而為多硫化物提供了更多的加載點;采用氨水和高溫氨氣熱處理的方法,使氮摻雜提高到12.2%;該高氮摻雜石墨烯材料不僅具有高導電性,其表面氮官能團更能有效減少多硫化物的溶解,優化Li2S的均勻分布。用這一高氮摻雜石墨烯-Li2S復合正極材料制備的鋰硫電池,經循環2000圈(1C)循環后仍能保持318mAhg-1(以硫元素重量折算為457mAhg-1),3000圈(2C)循環后仍能保持256mAhg-1(按硫元素重量折算為457mAhg-1),是迄今為止報道的長循環壽命。


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關鍵詞:硫化鋰

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