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研究人員解決了鋰硫電池中間產物易溶解的難題 成功向商業化邁進

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2021年12月20日  

可充電電池是以可持續的方式滿足世界日益增長的能源需求的必需品,但并非所有的電池都是一樣的。沖繩科技大學研究生院能源材料和表面科學組的研究人員致力于優化這種能源的一個有希望的候選者--鋰硫電池。這項研究發表在《自然通訊》上。


"鋰硫電池可以比已經商業化的鋰離子電池儲存更多的能量,用數字表示,一輛使用鋰離子電池的電動汽車充滿電之后平均可以行駛300公里。有了鋰硫電池提供的改進的能量儲存,應該有可能將其擴展到500公里。"這項研究的第一作者張輝博士說。


但是阻礙鋰硫電池商業化的主要挑戰是,中間產品容易溶解。在建造電池的過程中,硫會與鋰發生反應,形成一種產品。這有兩個階段:在第一階段,產品將是多硫化鋰,它很容易溶解成多硫化物。如果發生這種情況,多硫化物將損害電池的性能,導致其壽命大大降低。為了優化電池,多硫化鋰需要盡快轉變為最終產品,即Li2S2或Li2S。為了做到這一點,研究人員利用了兩種不同的材料--二氧化鈦,它可以吸收不需要的多硫化物,而TiN則可以加速這一過程。


"利用這兩種材料,我們開發了一種低成本且易于應用的混合材料,我們發現,它具有改善電池性能的出色能力。"本研究的第二作者LuisOno博士說。


這些材料是非常敏感的。為了最大限度地提高電池的效率,研究人員在納米尺度上進行研究。他們發現,10納米的TiN和5納米的TiO2創造了最有效的產品。隨著多硫化物被吸收和整個過程被加速,電池的性能得到了極大的改善。這轉化為更短的充電時間,更長的充電間隔時間,以及更大的整體壽命。為了確定這一點,研究人員對電池進行了200次循環,發現其效率幾乎相同。


研究人員表示:我們將繼續進一步優化材料以提高性能,有很多聰明的人在研究鋰硫電池,它是一項真正有前途和令人興奮的技術。


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