研究人員為鋰硫電池提出一種新陰極設計概念

2021-01-21 雷射網

日前，我們從相關媒體了解到，中國香港科技大學（HKUST）工程與環境系教授CheongYingChan與中國香港科技大學機械與航空工程系教授兼能源研究所主任ZHAOTIanshou組建了一支研究團隊，為鋰硫電池（Li–S）提出了一種新穎的陰極設計概念，將可大幅提升此類具有發展前景的下一代電池的性能。

據了解，目前鋰離子電池在我們日常生活中被廣泛應用，而鋰硫電池被認為是鋰離子電池替代品。鋰硫電池以高能量密度而聞名，同時其主要成分硫儲量豐富、重量輕、價格便宜，而且對環境無害。同時，鋰硫電池的能量密度可超500Wh/kg，明顯優於鋰離子電池的極限能量密度300Wh/kg。能量密度更高意味著由鋰離子電池供電、續航裡程可達400公裡的電動汽車，在由鋰硫電池供電時，續航裡程可延長至600至800公裡。

雖然表面數據可觀，但實驗室研究與技術的商業化方面仍然存在很大的差距。關鍵問題之一是鋰硫電池的多硫化物穿梭效應會導致鋰被腐蝕和電池陰極材料洩漏，從而縮短電池使用壽命。另一個挑戰是需要在減少電池電解質總量的同時，保證電池擁有穩定的性能。

為了解決上述問題，該團隊與國際研究人員合作，提出了一種陰極設計概念，可以實現良好的鋰硫電池性能。研究人員將硫均勻地嵌入到高度定向的大孔中，同時該大孔內部嵌有豐富分活性位點，以緊緊地吸附多硫化物，消除穿梭效應以及鋰金屬腐蝕影響。通過為鋰硫電池提出新型硫陰極設計原則，該聯合小組提升了該電池的能量密度，並為實現該電池的工業化邁進了一大步。

ZHAOTIanshou教授表示：「我們仍在該領域進行基礎研究，不過，我們的新型陰極設計概念以及在電池性能方面取得的突破，代表著下一代電池在得到實際應用方面邁進了一大步，而下一代電池將比現有的鋰離子電池更強大、更持久。」
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