鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:990次 | 2019年04月25日
鋰硫電池日益受到人們的重視
目前,鋰離子電池廣泛應(yīng)用于各種便攜式電子設(shè)備、電動汽車中,但隨著這些設(shè)備的不斷發(fā)展,鋰離子電池漸漸不能滿足社會的發(fā)展需要。
引言
目前,鋰離子電池廣泛應(yīng)用于各種便攜式電子設(shè)備、電動汽車中,但隨著這些設(shè)備的不斷發(fā)展,鋰離子電池漸漸不能滿足社會的發(fā)展需要。為了進(jìn)一步拓展鋰離子電池的應(yīng)用前景,各種體系的電池得到了研究人員的關(guān)注。其中,鋰硫電池日益受到人們的重視。鋰硫電池是以硫元素作為電池正極材料,金屬鋰作為負(fù)極材料的一種鋰電池。單質(zhì)硫在地球中儲量豐富,具有價格低廉、環(huán)境友好等特點(diǎn)。利用硫作為正極材料的鋰硫電池,其材料理論比容量和電池理論比能量較高,分別達(dá)到 1675m Ah/g 和 2600Wh/kg,幾乎是傳統(tǒng)正極材料如過渡金屬氧化物、磷酸鹽材料理論比容量的10倍;此外,硫還具有價格低廉、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn),是一種非常有前景的鋰電池。
成果簡介
近日,廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院董全峰教授課題組與英國格拉斯哥大學(xué)Leroy Cronin教授課題組在鋰硫電池研究方面取得新進(jìn)展,相關(guān)成果以“Strategies to Explore and Develop Reversible Redox Reactions of Li-S in Electrode Architectures using Silver-Polyoxometalate Clusters”為題發(fā)表在JACS上(DOI: 10.1021/jacs.8b0041)。
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%
在此之前,董全峰教授課題組對鋰硫電池硫復(fù)合正極材料開展了系統(tǒng)的研究。前期通過原位拉曼技術(shù)并結(jié)合理論計算探究鋰硫電池的反應(yīng)機(jī)理,證實對載硫基體材料的摻氮修飾可實現(xiàn)單質(zhì)硫作為正極活性材料的完整充放電循環(huán)(Chem. Mater., 2015, 27, 2048?2055);隨后首次將Co-N的協(xié)同催化效應(yīng)成功應(yīng)用于S的氧化還原過程,提出了“多功能,雙催化”的概念(EES, 2016, 9, 1998-2004);在提高復(fù)合正極材料硫含量的基礎(chǔ)上,該課題組首次制備出非碳類介孔Co4N微球?qū)崿F(xiàn)了高達(dá)95%的載硫量(ACS Nano, 2017, 11, 6031-6039)。
過渡金屬多酸氧化物(POMs)是一類具有納米尺寸的分子團(tuán)簇材料,具有可逆多電子反應(yīng)的特性, 被形象的稱為“電子海綿”,由于它可以可逆的儲存離子和電子,從而具有成為較高比容量的儲能材料的可行性。該研究首次以多金屬氧酸鹽分子團(tuán)簇作為鋰硫電池正極基體材料,這種材料(K3[H3AgIPW11O39])同時具有路易斯酸和路易斯堿位,因而具有雙位點(diǎn)吸附多硫化物的功能,可實現(xiàn)對硫電化學(xué)反應(yīng)過程的高效調(diào)控。實驗結(jié)果和DFT理論計算表明,Ag(I)的雜金屬離子在聚陰離子的骨架結(jié)構(gòu)中,可以調(diào)節(jié)整個系統(tǒng)對多硫化物的吸附以及端點(diǎn)氧原子對鋰離子的吸附。以其作為骨架材料制備的鋰硫電池表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。