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        韓國研發(fā)鋰硫電池

        2020-08-04 08:57:33
        新能源汽車報 2020年26期
        關鍵詞:導電性二氧化硅硫化物

        本報訊 ?韓國大邱慶北科學技術院日前稱,鋰硫電池(LSB)由含硫陰極和浸泡在液體電解質中的鋰陽極構成,而且由于成本低、無毒,硫儲量豐富等原因,有望取代現在隨處可見的鋰離子電池。

        不過,在電池中使用硫會遇到兩個問題。首先,在電池“放電”循環(huán)過程中,在陰極上會形成可溶解的鋰聚硫化物(LiPS),并擴散至電解質,且輕易地到達陽極,并在陽極逐漸降低電池的容量。第二,硫不具導電性。因此,需要采用一種導電多孔的主體材料來容納硫,并同時在陰極捕獲鋰聚硫化物。近年來,由于碳基主體結構具導電性,人們對其進行了研究。但是,碳基主體材料不能捕獲鋰聚硫化物。

        韓國大邱慶北科學技術院的科學家提出了一種名為“薄片有序介孔二氧化硅”(pOMS)的新型主體結構。他們的選擇與眾不同之處在于,低成本金屬氧化物二氧化硅實際上并不具有導電性,但是,二氧化硅的極性很高,能夠吸引鋰聚硫化物等其他極性分子。

        將導電碳基劑應用于pOMS結構時,結構空隙中原有的固體硫會溶解到電解質中,并擴散至導電碳基劑,將其還原以產生鋰聚硫化物。通過此種方式,硫可以高效地參與到必要的電化學反應中,盡管二氧化硅不具導電性。同時,pOMS的極性特性確保鋰聚硫化物會接近陰極,遠離陽極。

        科學家們還構建了類似的非極性、高導電性傳統(tǒng)多孔碳主體結構,以與pOMS結構進行比較實驗。負責領導該研究的Jong-Sung Yu教授表示:“含碳主體材料的電池最初的容量很高,但由于非極性碳和鋰聚硫化物之間的微弱互動,導致電池容量很快就下降。在電池連續(xù)充放電循環(huán)中,該二氧化硅結構清晰地留住了更多的硫,在循環(huán)次數高達2000次時,電池還具備更大的容量和穩(wěn)定性?!?/p>

        綜上所述,從該研究獲得的最重要見解或許是,并不需要像以前一樣,認為鋰硫電池的主體結構需要具備導電性。Yu教授表示:“我們的研究結果令人驚訝,因為沒有人會想到,不導電的二氧化硅會是一種高效的硫主體材料,甚至比最先進的碳主體材料更好?!痹擁椦芯客貙捔虽嚵虿牧现黧w材料的選擇范圍,并可能導致下一代硫電池的范式轉變。

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