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豐田研發新型納米硫陰極材料 提升鋰電池充放電效率

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時間:1900/1/1 0:00:00

最近,豐田北方新鋰電池研究所(TRINA)的研究團隊開發了一種納米硫陰極材料,該材料采用松露狀結構,包括嵌入中空碳納米球中的硫顆粒和密封柔性層壓(LBL)納米膜的碳導體。

TRINA在英國皇家化學學會的《能源與環境科學》雜志上發表了一篇論文。在論文中,研究人員指出,新型納米硫陰極材料(最終硫負載的65%)可以以2C的高速率工作(1C相當于1小時的完全充電或放電),可以完成500多次充電和放電循環,庫侖效率(即充電和放電效率)幾乎為100%。

在整個化學反應過程中,由于疊層的納米膜碳導體可以自組裝,根據納米硫陰極材料的表面特性形成有序的超分子結構將受到很大影響。任何具有粘合能力并能與溶劑反應的材料(離子或氫鍵)都可以通過堆疊轉化為多分子層結構。上述結果表明,這種新型納米硫陰極材料將成為未來其他低電導率電池陰極的理想解決方案。

納米硫正極材料可以帶來高達1672mA/g的理論容量,這對下一代電池非常有吸引力。然而,在實際應用中,充電和放電過程中高電阻、低負載活性物質和電解質中多硫化物分解的問題仍然帶來巨大挑戰,這將導致庫侖效率降低、電池容量損失加速和自放電現象。

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此前,許多研究小組一直在探索使用聚合物電解質、納米涂層和納米薄膜來防止多硫化物的分解,從而提高鋰硫電池的性能。經過多次實驗,TRINA的研究人員發現,盡管聚合物基電解質可以用來防止多硫化物的分解,但其電導率明顯低于普通液體基電解質,這使得更難實現有效的放電速率。

當聚合物用于復合材料或納米涂層時,硫陰極的循環特性得到了改善。此外,該聚合物可以為硫陰極提供彈性框架,以在充電和放電之間自由調節其容量。同時,TRINA研究團隊在鋰電池納米硫正極材料中采用的全新結構也可以抑制中間多硫化物的分解,減少碳導體的產生。最近,豐田北方新鋰電池研究所(TRINA)的研究團隊開發了一種納米硫陰極材料,該材料采用松露狀結構,包括嵌入中空碳納米球中的硫顆粒和密封柔性層壓(LBL)納米膜的碳導體。

TRINA在英國皇家化學學會的《能源與環境科學》雜志上發表了一篇論文。在論文中,研究人員指出,新型納米硫陰極材料(最終硫負載的65%)可以以2C的高速率工作(1C相當于1小時的完全充電或放電),可以完成500多次充電和放電循環,庫侖效率(即充電和放電效率)幾乎為100%。

在整個化學反應過程中,由于疊層的納米膜碳導體可以自組裝,根據納米硫陰極材料的表面特性形成有序的超分子結構將受到很大影響。任何具有粘合能力并能與溶劑反應的材料(離子或氫鍵)都可以通過堆疊轉化為多分子層結構。上述結果表明,這種新型納米硫陰極材料將成為未來其他低電導率電池陰極的理想解決方案。

納米硫正極材料可以帶來高達1672mA/g的理論容量,這對下一代電池非常有吸引力。然而,在實際應用中,充電和放電過程中高電阻、低負載活性物質和電解質中多硫化物分解的問題仍然帶來巨大挑戰,這將導致庫侖效率降低、電池容量損失加速和自放電現象。

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此前,許多研究小組一直在探索使用聚合物電解質、納米涂層和納米薄膜來防止多硫化物的分解,從而提高鋰硫電池的性能。經過多次實驗,TRINA的研究人員發現,盡管聚合物基電解質可以用來防止多硫化物的分解,但其電導率明顯低于普通液體基電解質,這使得更難實現有效的放電速率。

當聚合物用于復合材料或納米涂層時,硫陰極的循環特性得到了改善。此外,該聚合物可以為硫陰極提供彈性框架,以在充電和放電之間自由調節其容量。同時,TRINA研究團隊在鋰電池納米硫正極材料中采用的全新結構也可以抑制中間多硫化物的分解,減少碳導體的產生。

標簽:豐田發現

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