厦门大学石墨烯工程与产业研究院开发的高能量密度锂硫电池。利用石墨烯及其他纳米材料复合形成紧密堆积结构,构建高载硫量、高利用效率的硫正极。该研究工作不仅为发展高能量密度Li—S电池提供了新的机遇,同时也衍生了一类新型的二维碳纳米材料,有望应用于其他众多研究领域,如超级电容器、异相催化和电催化、柔性储能器件。
锂硫电池是一种以硫作为正极活性物质的蓄电池,理论上相同尺寸情况下,锂硫电池的容量可达传统锂电池的8倍,但却存在电导率低、中间产物易溶于电解液等问题。而最新开发出的锂硫电池采用了有微孔的碳粒,不仅提高了电导率,还使中间产物不易溶于电解液。
该项目研发的高能量密度锂硫电池电池正极能量密度高达956Wh/kg,兼顾高面积容量(***)与高体积容量(1329mAh/cm3);循环寿命长:1C倍率下500次循环后容量保持率达80%;快充快放:5C倍率下比容量高达524mAh/g。工程研究中心的团队还成功开发功能化隔膜,配合使用普通商业碳材料作载硫材料,搭建低成本、高循环稳定性的锂硫电池,1C倍率循环500次容量保持率达***%。
目前常用于纯电动汽车的锂电池质量能量密度约为200至300瓦时每千克,此次开发的锂硫电池质量能量密度则超过370瓦时每千克。
评价单位:“科创中国”新材料产业科技服务团(江西) (中国材料研究学会)
评价时间:2022-12-07
综合评价
全固态锂硫电池具有超高能量密度(2600 Wh g-1)和高安全性的优势,是近年来电化学储能领域发展的重点之一。. 但是,硫正极低的反应活性和正极/电解质界面高的界面阻抗极大的限制了高性能全固态锂硫电池的发展。. 硫化聚丙烯腈(S@pPAN)可以有效的缓解充放电过程中的体积膨胀,是一种理想的硫正极材料之一,但其在全固态锂硫电池中的性能还有很大的提升空间。. 在本工作中,采用Te掺杂和固态电解质Li7P3S11包覆的策略可以大幅提升S@pPAN基全固态锂硫电池的反应活性和稳定性。.
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