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研究人员用介孔二氧化硅载体破解锂硫电池痛点
2020年06月05日 发布 分类:技术前沿 点击量:239
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近日,韩国研究人员在先进能源材料(Advanced Energy Materials)期刊发表了一项最新成果,即利用有序介孔二氧化硅薄片(platelet ordered mesoporous silicapOMS)替代碳基材料作为硫载体,可有效提高电池容量和稳定性。

二氧化硅薄片替代碳基材料作为硫载体 

简单说,正极硫负极锂就是锂硫电池。在锂硫电池中,活性物质(硫)的绝缘性、充放电过程中中间产物(多硫化物)的溶解性及其体积变化三大难题极大的限制了锂硫电池的商业化应用。为解决以上问题,在电池正极加入导电载体是一个常用又非常有效的方法。其中最常用的导电载体当属碳材料(炭黑、碳纳米管、石墨烯等等)。但与此同时,碳材料属于非极性材料,而多硫化物属于极性材料,极性材料对非极性材料的锚定其本身更倾向于分子间作用力,这种作用力很微弱,不足以抑制多硫化物的溶解,因此,材料的循环性能差的问题又凸显出来。

韩国大邱庆北科学技术院的研究人员对此提出了新构思,即选择廉价的二氧化硅材料,虽然它不导电,但它极性强,可以有效捕捉同样极性强的多硫化物。具体是将碳基导电剂引入这种新型介孔二氧化硅结构pOMS,充放电过程中生成的多硫化物由于二氧化硅的强极性而始终聚集在阴极。在2000次充放电循环对比实验中,传统碳载体很快就出现的容量下降,而这种二氧化硅载体的硫损耗大大降低,稳定性提升显著。

英国OXIS能源公司建立世界上第一座锂硫电池工厂 

OXIS租赁了梅赛德斯-奔驰闲置的巴西工厂用于项目

就在今年5月,英国OXIS能源公司宣布将在巴西与当地企业合作建立世界上第一座锂硫电池工厂,计划通过投资5000万美元在2023年开始生产。且不论其他,单就这种第一个吃螃蟹的行为,也确实极大鼓舞了锂硫电池的士气。再加上此次令人惊艳的研究成果,不导电的二氧化硅超过了导电的碳,这又是一剂锂硫电池行业的强心针。

粉体圈 编译 YUXI

 


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