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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：8702
9月3日，中國科學院青島生物能源與過程研究所的武建飛研究員帶領的先進儲能材料與技術研究組，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，受到了廣泛的關注。9月3日，中國科學院青島生物能源與過程研究所的武建飛研究員帶領的先進儲能材料與技術研究組，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。相關研究成果發(fā)表于國際學術期刊《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電性及反應活性。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”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)價值和廣闊的應用前景。
隨著硫化物全固態(tài)電池技術的成熟和應用，預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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