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日本科學(xué)家開發(fā)充電時(shí)間短和壽命長(zhǎng)的鋰硫電池

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:728次  |  2021年12月21日  

日本科學(xué)家利用氧化鈦和氮化鈦開發(fā)了一種新型鋰硫電池,以防止在制造過程中形成多硫化物。這允許蓄電池在2C下500次循環(huán)后保持85%的容量。


鋰硫(Li-S)電池的一個(gè)主要問題是,它們無法充電足夠的時(shí)間,使其在商業(yè)上可行。這是由于在制造過程中形成了多硫化鋰,也是其容量迅速惡化的原因。


來自日本沖繩科學(xué)技術(shù)研究所(OIST)席的科學(xué)家聲稱,通過使用兩種新材料——氧化鈦(TiO2)和氮化鈦(TiN),已經(jīng)克服了這個(gè)問題。


他們說,在鋰硫電池的制造過程中,鋰總是與硫發(fā)生反應(yīng),并指出最初這種組合會(huì)產(chǎn)生多硫化鋰,而多硫化鋰很容易溶解成多硫化物,并對(duì)設(shè)備性能產(chǎn)生負(fù)面影響。為了改進(jìn)電池,多硫化鋰應(yīng)立即開始將最終產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為硫化鋰(Li2S)或過硫化鋰(Li2S2)。


在新的電池配置中,TiO2的使用旨在吸收不需要的多硫化物,而錫加速了吸收過程。科學(xué)家通過在碳納米管框架(CNT)上涂覆10nm的TiN和5nm的TiO2,并采用退火后處理,開發(fā)出性能最佳的電池,從而形成具有高催化能力的均勻TiN-TiO2異質(zhì)結(jié)構(gòu)。

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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%

“相應(yīng)的鋰硫電池顯示出增強(qiáng)的電化學(xué)性能,具有1289mAhg的高比容量?1比1?在2℃下進(jìn)行500次循環(huán)后,容量保持85%?C、日本科學(xué)家說。


他們聲稱,這種性能意味著充電時(shí)間更短,充電間隔更長(zhǎng),總體壽命更長(zhǎng)。他們介紹了他們的電池以及“基于同軸電纜的長(zhǎng)壽命大面積容量鋰硫電池”的相關(guān)制造工藝CNTs@TiN-TiO2海綿”,最近發(fā)表在《自然通訊》雜志上。


馬里蘭大學(xué)和阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室最近也對(duì)硫鋰電池的多硫化物問題進(jìn)行了研究。


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