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硫化物全固態(tài)電池高容量正極材料研究取得新突破
2024年09月04日 14:53:29
來源：化工儀器網(wǎng) 點擊量：8732
9月3日，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所的武建飛研究員帶領(lǐng)的先進儲能材料與技術(shù)研究組，研發(fā)出用于全固態(tài)鋰硫電池的新型硫化鋰正極材料。
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】在當(dāng)前能源轉(zhuǎn)型的時代背景下，硫化物全固態(tài)電池作為一項前沿技術(shù)，受到了廣泛的關(guān)注。9月3日，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所的武建飛研究員帶領(lǐng)的先進儲能材料與技術(shù)研究組，研發(fā)出用于全固態(tài)鋰硫電池的新型硫化鋰正極材料，能量密度超過600瓦時每千克。該研究為開發(fā)高能量密度的全固態(tài)電池提供了新的方法和思路，與目前已商業(yè)化的鋰離子電池相比，其能量密度高出1倍有余，且成本更低。相關(guān)研究成果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《Small》。
硫化物全固態(tài)電池的核心優(yōu)勢在于其使用硫化物固態(tài)電解質(zhì)，該電解質(zhì)具有超高的離子電導(dǎo)率，能夠有效提升電池的能量密度和安全性。與傳統(tǒng)的液態(tài)鋰離子電池相比，硫化物全固態(tài)電池在功率特性和溫度適應(yīng)性等方面展現(xiàn)出了明顯的潛力和優(yōu)勢。然而，盡管硫化物全固態(tài)電池展現(xiàn)了巨大的潛力，其正極材料的研究仍然存在挑戰(zhàn)。
研究團隊利用銅離子、碘離子共摻雜策略，來提高硫化鋰正極的導(dǎo)電性及反應(yīng)活性。測試結(jié)果表明，同常規(guī)硫化鋰正極相比，雙摻雜硫化鋰正極的鋰離子擴散系數(shù)提高了5個數(shù)量級，電子電導(dǎo)率提高了2個數(shù)量級，從本征上解決了硫化鋰正極的絕緣性問題。
這一策略顯著提高了電池的容量、倍率及循環(huán)性能。研究表明，在室溫條件下，這種改性的硫化鋰正極在低倍率下放電容量是原始材料的6.65倍。即使在高倍率下充放電，電池的容量也能保持得很好，顯示出了優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。
武建飛表示，新材料可有效解決液態(tài)鋰硫電池“穿梭效應(yīng)”等問題。此外，該材料具有高能量密度和長循環(huán)壽命等特性，在電動汽車行業(yè)具有極高的商業(yè)價值和廣闊的應(yīng)用前景。
隨著硫化物全固態(tài)電池技術(shù)的成熟和應(yīng)用，預(yù)計未來新能源汽車的續(xù)航能力和安全性將大大提升，進一步促進我國乃至全球范圍內(nèi)的能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展。
素材來源：科技日報
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