首页 > 科技 >

锂硫电池“穿梭效应”几近攻克 应用到新能源汽车还需几年?(2)

2019-02-10 10:51:05 网络整理 阅读:186 评论:0

该研究证明了锂硫电池在电动汽车领域应用的可能性,不过在实现其实际应用之前,仍需进一步攻克电池循环性能差的瓶颈问题。

同年11月,我国第一架由锂硫电池驱动的大翼展无人机首飞成功。该无人机采用的锂硫电池系统,正是由中科院大连化物所陈剑团队研发。在飞行中,锂硫电池系统为无人机提供了强劲动力,实现了无人机长滞空连续飞行,获得了肯定与好评,标志着锂硫电池在实用化的道路上迈出了重要一步。

福建物构所在解决多硫化物穿梭效应上取得积极进展

2018年2月,中国科学院福建物质结构研究所与大连理工大学合作,选用含有硼酸和氰基的有机配体,通过自聚法构筑了含有三嗪环和硼氧六环两种功能基元的二元共价有机框架(COF)。该研究不仅解决了多种配体通过传统的正交法构筑二元COF面临的产物分离纯化难的问题,,而且使用该COF作为硫的主体,利用其结构规整、孔道均一和活性位点丰富等特点,为研究主体材料和多硫化物的化学吸附机制提供了理想模型。通过电化学实验和理论计算,研发团队发现三嗪环表现出强的亲锂性能,而硼氧六环表现出高的亲硫性能,这种双亲性作用使TB-COF表现出优良的多硫化物吸附能力,有效解决了多硫化物的穿梭效应,大幅度提高了锂硫电池的循环稳定性能。相关研究成果发表在《Energy Storage Materials》上。

此外,中科院福建物质结构研究所还通过简单的水热反应合成了负载硫化钒的还原氧化石墨烯(rGO-VS2)的层状材料,并制备了一系列rGO-VS2片层与硫单质层交替紧密堆积形成的三明治结构rGO-VS2/S正极材料。rGO-VS2片层与活性硫层交替形成的三明治结构可以通过三维方向上的弹性收缩膨胀承受充放电循环过程中活性材料的体积变化。同时,由于硫化钒具有较高的极性、导电性和电催化活性,少量硫化钒负载在石墨烯片上即可有效地抑制多硫化物的穿梭效应,促进整个硫单质层的氧化还原反应,从而提升硫活性物质的利用率和循环稳定性。负载89 wt% 硫的rGO-VS2/S具有1.84 g cm-3的高振实密度,在0.1 C放电条件下其体积比容量达到了1182.1 mA h cm-3,循环100圈仍能保持在1050 mA h cm-3。该研究表明在可伸缩的三明治结构中引入高导电性和强多硫化物吸附能力的电催化组分可以得到具有优越性能的锂硫电池正极材料,这为开发长寿命、高能量密度锂硫电池提供了新思路。

相关文章