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新鋰硫電池陰極可讓續(xù)航里程延長(zhǎng)至600至800公里

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:365次  |  2023年07月05日  

據(jù)外媒報(bào)道,我國(guó)香港科技大學(xué)(HKUST)工程與環(huán)境系教授CheongYingChan與我國(guó)香港科技大學(xué)機(jī)械與工程系教授兼能源研究所主任ZHAOTianshou領(lǐng)導(dǎo)了一支研究團(tuán)隊(duì),為鋰硫電池(Li–S)提出了一種新穎的陰極設(shè)計(jì)概念,將可大幅提升此類具有發(fā)展前景的下一代電池的性能。


鋰硫電池新陰極設(shè)計(jì)概念(:香港科技大學(xué))


目前,鋰離子電池常用于智能手機(jī)、電動(dòng)汽車和無(wú)人機(jī)等,而鋰硫電池被認(rèn)為是具有吸引力的鋰離子電池替代品。鋰硫電池以高能量密度而聞名,同時(shí)其重要成分硫儲(chǔ)量豐富、重量輕、價(jià)格便宜,而且對(duì)環(huán)境無(wú)害。


鋰硫電池的能量密度可超500Wh/kg,明顯優(yōu)于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(xù)航里程可達(dá)400公里的電動(dòng)汽車,在由鋰硫電池供電時(shí),續(xù)航里程可延長(zhǎng)至600至800公里。


雖然全球各地的研究人員在研究鋰硫電池方面已經(jīng)取得了一些令人興奮的成果,但在實(shí)驗(yàn)室研究與技術(shù)的商業(yè)化方面仍然存在很大的差距。關(guān)鍵問(wèn)題之一是鋰硫電池的多硫化物穿梭效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致鋰被腐蝕和電池陰極材料泄漏,從而縮短電池使用壽命。另一個(gè)挑戰(zhàn)是要在減少電池電解質(zhì)總量的同時(shí),保證電池?fù)碛蟹€(wěn)定的性能。

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充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

為了解決上述問(wèn)題,Zhao教授團(tuán)隊(duì)與國(guó)際研究人員合作,提出了一種陰極設(shè)計(jì)概念,可以實(shí)現(xiàn)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(shí)該大孔內(nèi)部嵌有豐富分活性位點(diǎn),以緊緊地吸附多硫化物,消除穿梭效應(yīng)以及鋰金屬腐蝕影響。通過(guò)為鋰硫電池提出新型硫陰極設(shè)計(jì)原則,該聯(lián)合小組提升了該電池的能量密度,并為實(shí)現(xiàn)該電池的工業(yè)化邁進(jìn)了一大步。


Zhao教授表示:“我們?nèi)栽谠擃I(lǐng)域進(jìn)行基礎(chǔ)研究,不過(guò),我們的新型陰極設(shè)計(jì)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(shí)際應(yīng)用方面邁進(jìn)了一大步,而下一代電池將比現(xiàn)有的鋰離子電池更強(qiáng)大、更持久。”


該研究小組的成員包括香港科技大學(xué)的Zhao教授、Zhao教授手下的博士生ZHAOChen、ZHANGLeicheng、前博士生RENYuxun(2019年畢業(yè)生),其他合作人員包括美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室以及斯坦福大學(xué)、我國(guó)廈門大學(xué)以及沙特阿拉伯伊瑪目·阿卜杜拉赫曼·本·費(fèi)薩爾大學(xué)的研究人員。


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