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非活性硫化物抑制锂电池容量损失技术解析

2017-10-05 00:01
来源: 材料牛

【引言】

现在,可持续发展能源的迫切需要发展和完善大范围的能量储存的能力,例如风能和太阳能等等。电化学储能由于具有无污染,循环效率高,灵活性好等优点,被广泛研究。锂硫电池作为电化学储能的一种,其理论能量密度是2600 Wh Kg-1, 因此被人们认为是最有希望成为下一代储能电池之一。然而,该电池还存在着许多的缺陷,例如低电子电导率,多硫化物的沉降,体积效应和自放电等等。另外,还有可溶性含锂聚硫化物的生成降低了电池的性能。人们设计了一种大尺寸的半液流电池来改善电化学性能,然而在循环工程中由于大量的不可溶硫化的物的生成,导致电池的容量急剧下降。

【成果简介】

最近,美国斯坦福大学崔屹教授在Nat. commun.上报道了一种采用添加廉价的硫,并且通过搅拌边加热的方法来激活这种非活性硫化物,从而达到抑制电池容量损失的目的。单电池的容量可达0.9 Ah, 体积能量密度可达95 Wh/L(3M Li2S8), 这个数值大概是全钒流电池的4倍。并且在高浓度的Li2S8 (5M)体积能量密度可达135 Wh/L。该研究首次将活性材料的负载量提高到了0.125 g/cm3 (约有2g S在单个电池中),并且取得了优异的性能。

【图文导读】

图1:方法示意图

(a)在加热搅拌过程中,非活性硫和硫颗粒的反应示意图;

(b)锂片在反应前后的对比图;

(c)锂片活化前后的对比图;

(d)LPS流电池系统示意图。

图2:非活性硫化物与硫反应

(a)不同反应时间下,非活性硫与金属锂在DOL/DME中发生反应;

(b)锂片在反应前后的对比图;

(c)锂片在反应前后的Raman曲线;

(d)活化后,锂片在5M LPS电解液下的电化学性能;

(e)活化后,锂片在5M LPS电解液下的电压曲线。

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