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高性能鋰硫電池新研究：碳納米球可提高充放電循環(huán)穩(wěn)定性
時(shí)間:2020-05-25 09:31來源:新浪汽車-編譯 作者:綜合報(bào)道
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目前被廣泛使用的鋰離子電池可以實(shí)現(xiàn)265Wh/kg的能量密度以及185mAh/g的容量，而鋰硫電池理論上具備2600Wh/kg的能量密度以及1675mAh/g的容量。換句話說，鋰硫電池的性能比目前的鋰離子電池好10倍，應(yīng)用前景十分看好，但充放電過程中硫的轉(zhuǎn)化反應(yīng)緩慢，導(dǎo)致硫的利用率低、溶解現(xiàn)象嚴(yán)重，來自中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所（DICP）的劉健教授和吳忠?guī)浗淌陬I(lǐng)導(dǎo)的研究小組最近似乎已經(jīng)找到了解決方案：碳納米球鋰硫電池正極。
此項(xiàng)研究4月16日發(fā)表在能源材料領(lǐng)域國(guó)際頂級(jí)期刊Advanced Energy Materials（先進(jìn)能源材料）之上。這些納米球的工作方式類似于電池陰極納米反應(yīng)器，通過Fe1-xS電催化劑裝飾，可以解決鋰硫電池中多硫化鋰（LiPs）溶解的關(guān)鍵問題，要知道多硫化鋰溶解時(shí)，電池會(huì)失去硫和充放電循環(huán)穩(wěn)定性。
這些納米球孔隙率高，可吸附高達(dá)75%的高硫負(fù)荷，從而避免多硫化鋰的溶解。根據(jù)研究人員的說法，在0.5C的電流密度下經(jīng)過200個(gè)充放電循環(huán)后納米球的容量仍保持穩(wěn)定，從初始值1070mAh/g幾乎沒有衰減。值得一提的是，電動(dòng)汽車可能面臨更大的電流密度，快充時(shí)可以達(dá)到4C。如果科學(xué)家們能夠證明這些碳納米球能夠抵抗如此高的電流密度，那么由此制成的鋰硫電池可能會(huì)比目前電動(dòng)汽車電池提供的續(xù)航里程高10倍，或者折中選擇電池尺寸少一半，但獲得5倍續(xù)航里程。
除此之外，鋰硫電池還有一個(gè)不可低估的成本優(yōu)勢(shì)。鋰硫電池所使用的材料要比鋰離子電池便宜得多，而且硫在自然界中非常豐富，因此，價(jià)格方面要比鋰離子電池低得多，有望實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車普及生命線的100美元/千瓦時(shí)成本。
實(shí)際上，LFP磷酸鐵鋰電池最近已經(jīng)有了可喜的發(fā)展，但與上述成本線仍有一定距離。隨著電池技術(shù)的不斷發(fā)展，電動(dòng)汽車有著光明的未來，只是需要很長(zhǎng)的時(shí)間才能最終到達(dá)。
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