全固態(tài)鋰硫電池的性能研究

隨著當(dāng)前能源使用方式的改變，全固態(tài)鋰硫電池將越來越受到關(guān)注。為了提高全固態(tài)鋰硫電池的性能，必須提高硫的反應(yīng)性以及復(fù)合電極正極的離子電導(dǎo)率。為此，研究了使用P2S5和具有高離子電導(dǎo)率的復(fù)合電極作為正極來制備固態(tài)電解質(zhì)。研究結(jié)果表明，鋰硫電池能夠表現(xiàn)出相對較低的活化能以及高的離子電導(dǎo)率。而復(fù)合電極正極在1.3mA/cm2和25℃的條件下能夠表現(xiàn)出1550mAh/g的極高容量。此外，當(dāng)使用該正極時，根據(jù)當(dāng)前鋰電池的等效結(jié)構(gòu)，通過其放電曲線在電流為1.3mA處的積分以及鋰金屬負(fù)電位計算得到，該電池電平處的質(zhì)量能量密度和容積能量密度約為540Wh/kg和990Wh/L。該電極的物理密度為2g/cm3。電極所涂覆硒層的厚度和密度約為15μm和2g/cm3。

通過添加LiI和Li1.5PS3.3（具有高P/S比的化合物）使正極的離子電導(dǎo)率大大提高。具有高P/S比的化合物P2S5與具有高離子電導(dǎo)率的化合物組合，不僅可以有效地改善電池性能，而且能夠改善其復(fù)合電極正極的硫反應(yīng)性和離子電導(dǎo)率。此外，使用該復(fù)合電極正極制備的電池，在實際電流密度下進(jìn)行100次循環(huán)充放電后，仍然顯示出優(yōu)異的循環(huán)性能。因此，這種復(fù)合電極正極未來應(yīng)用具有足夠的潛力，能夠適用于大型蓄電設(shè)備和電動汽車。

刊名：Journal of Power Sources（英）

刊期：2016年第329期作者：Nagata H.et al

編譯：陳少帥