韓國開發鋰硫電池 能量密度是鋰電池2倍

日前，韓國南洋大學的一個研發團隊宣布，他們成功開發了一種新型鋰硫電池。與目前已經商業化的鋰離子電池相比，兩者具有相同的充放電循環性能，同時其能量密度可以達到鋰離子電池的兩倍以上。研發團隊是由韓國和意大利共同組建的多元化研究團隊。在上述高可靠性的鋰硫電池中，研發人員采用了高度可逆的雙峰硫陰極（雙峰硫陽極指固體硫電極和硫化物電解質）和鋰獲得的硅/氧化硅納米陽極。

鋰硫電池研究團隊的研究成果發表在美國化學學會的《納米快報》雜志上。在本文中，研究人員詳細介紹了鋰硫電池的一系列財產，包括相當高的能量密度、優異的充放電效率和優良的充放電循環壽命。同時，當電池充放電500次，容量達到原始容量的85%時，電池仍能達到750毫安時/克-1000毫安時/。正是因為新的陽極設計和優化的陰極結構，新型鋰硫電池才實現了上述先進性能。

由于鋰硫電池使用的硫含量高、成本低，鋰硫電池的理論容量密度可達1675 mAh/g（約2500 Wh/kg），因此鋰硫電池很可能成為下一代電池應用技術。此外，鋰硫電池的應用還存在許多眾所周知的困難和挑戰，包括活性材料在鋰硫電池中的利用率低。此外，當鋰硫電池工作時，可溶性硫化鋰也可能降低硫電極的穩定性。

來自研究小組的Lee，文章中說：“目前，硫電極的優化設計已經取得了一致的進展，其中硫浸出過程可以通過使用導電碳基體、金屬有機框架和適當的電解質來實現。目前，許多研究機構已經報告說，在鋰硫電池中添加硫化鋰可以有效提高充放電循環性能以及鋰硫電池的能量密度。

關于上述鋰硫電池的另一個關鍵問題是該電池使用鋰金屬陽極。眾所周知，鋰金屬陽極存在一些關鍵問題，包括鋰硫電池在運行過程中鋰金屬陽極與有機電解質發生化學反應，這將大大降低電池的循環效率，也會造成安全問題。除上述內容外，鋰硫電池還將使用硫陰極。當電池工作時，鋰金屬會與硫化鋰反應，在鋰金屬表面形成一層Li2S不溶性物質，這將直接導致鋰金屬的消耗損失，最終大大降低電池的循環性能。

合金陽極材料替代鋰陽極

為了進一步解決鋰硫電池中鋰金屬陽極導致鋰金屬過量的問題，一個研究小組最近用合金陽極材料取代了鋰金屬陽極。其中，鋰金屬陽極經常被用作電池的結構部件材料，以確保電池的循環壽命，而鋰金屬陽極帶來的鋰金屬過量問題將進一步降低電池的能量密度，甚至影響電池的安全性能。盡管大量研究結果表明，在鋰硫電池中采用硫陰極可以有效保證電池的循環壽命和能量密度，但合金陽極在實際鋰硫電池應用市場中的應用仍需進一步研究和決策。"

為了解決上述問題，課題組的研究人員設計了一種具有雙峰硫陰極和鋰獲得的硅/氧化硅納米陽極的鋰硫電池，鋰硫電池還采用了優化的液體電解質。

上述鋰硫電池的硫陰極采用由活性碳-硫復合材料組成的氣體擴散層電極，但不采用Li2S8陰極的溶液。上述鋰硫電池的最大能量密度……

達到1300mAh/g，同時，電池的單位能量密度需要消耗1.2mg的硫，其中約0.2mg的固體硫消耗在電池的陰極上，另外1.024mg的硫溶解在80微升的多硫化鋰電解質中。

在C/3的工作速度下，鋰硫電池的陰極能量密度可以達到1000mAh/g。。電池的整體工作效率在第一個工作循環中可以達到99.3%，即使經過100多個循環，整體工作效率仍然可以超過99%。

鋰硫電池鋰化得到的硅/氧化硅納米陽極具有非常高的循環工作穩定性，電池循環100多次后，其能量密度仍可達到800mAh/g，循環工作效率甚至可達100%。

根據上述研究結果，當平均工作電壓保持在1.8伏時，新型鋰硫電池可以實現750mAh/g的平均能量密度，這對應于約497Wh/kg的能量密度。

上述鋰硫電池研究小組的研究員Lee表示：“通過上述研究，我們相信鋰硫電池將促進這種電池的實際應用。其中，鋰硫電池可能會應用于一些新興市場，包括便攜式設備、電動汽車和用于可再生能源的大型儲能系統。 “日前，韓國南洋大學的一個研發團隊宣布，他們成功開發了一種新型鋰硫電池。與目前已經商業化的鋰離子電池相比，兩者具有相同的充放電循環性能，同時其能量密度可以達到鋰的兩倍以上-離子電池。研發團隊是由韓國和意大利共同組建的多元化研究團隊。在上述高可靠性的鋰硫電池中，研發人員采用了高度可逆的雙峰硫陰極（雙峰硫陽極指固體硫電極和硫化物電解質）和鋰獲得的硅/氧化硅納米陽極。

鋰硫電池研究團隊的研究成果發表在美國化學學會的《納米快報》雜志上。在本文中，研究人員詳細介紹了鋰硫電池的一系列財產，包括相當高的能量密度、優異的充放電效率和優良的充放電循環壽命。同時，當電池充放電500次，容量達到原始容量的85%時，電池仍能達到750毫安時/克-1000毫安時/。正是因為新的陽極設計和優化的陰極結構，新型鋰硫電池才實現了上述先進性能。

由于鋰硫電池使用的硫含量高、成本低，鋰硫電池的理論容量密度可達1675 mAh/g（約2500 Wh/kg），因此鋰硫電池很可能成為下一代電池應用技術。此外，鋰硫電池的應用還存在許多眾所周知的困難和挑戰，包括活性材料在鋰硫電池中的利用率低。此外，當鋰硫電池工作時，可溶性硫化鋰也可能降低硫電極的穩定性。

來自研究小組的Lee，文章中說：“目前，硫電極的優化設計已經取得了一致的進展，其中硫浸出過程可以通過使用導電碳基體、金屬有機框架和適當的電解質來實現。目前，許多研究機構已經報告說，在鋰硫電池中添加硫化鋰可以有效提高充放電循環性能以及鋰硫電池的能量密度。

關于上述鋰硫電池的另一個關鍵問題是該電池使用鋰金屬陽極。眾所周知，鋰金屬陽極存在一些關鍵問題，包括鋰硫電池在運行過程中鋰金屬陽極與有機電解質發生化學反應，這將大大降低電池的循環效率，也會造成安全問題。除上述內容外，鋰硫電池還將使用硫陰極。當電池工作時，鋰金屬會與硫化鋰反應，在鋰金屬表面形成一層Li2S不溶性物質，這將直接導致鋰的消耗損失……

金屬，并最終大大降低電池的循環性能。

合金陽極材料替代鋰陽極

為了進一步解決鋰硫電池中鋰金屬陽極導致鋰金屬過量的問題，一個研究小組最近用合金陽極材料取代了鋰金屬陽極。其中，鋰金屬陽極經常被用作電池的結構部件材料，以確保電池的循環壽命，而鋰金屬陽極帶來的鋰金屬過量問題將進一步降低電池的能量密度，甚至影響電池的安全性能。盡管大量研究結果表明，在鋰硫電池中采用硫陰極可以有效保證電池的循環壽命和能量密度，但合金陽極在實際鋰硫電池應用市場中的應用仍需進一步研究和決策。"

為了解決上述問題，課題組的研究人員設計了一種具有雙峰硫陰極和鋰獲得的硅/氧化硅納米陽極的鋰硫電池，鋰硫電池還采用了優化的液體電解質。

上述鋰硫電池的硫陰極采用由活性碳-硫復合材料組成的氣體擴散層電極，但不采用Li2S8陰極的溶液。上述鋰硫電池的最大能量密度可達1300毫安時/克，同時電池的單位能量密度需要消耗1.2毫克硫，其中約0.2毫克固體硫消耗在電池的陰極上，另有1.024毫克硫溶解在80微升的多硫化物鋰電解液中。

在C/3的工作速度下，鋰硫電池的陰極能量密度可以達到1000mAh/g。。電池的整體工作效率在第一個工作循環中可以達到99.3%，即使經過100多個循環，整體工作效率仍然可以超過99%。

鋰硫電池鋰化得到的硅/氧化硅納米陽極具有非常高的循環工作穩定性，電池循環100多次后，其能量密度仍可達到800mAh/g，循環工作效率甚至可達100%。

根據上述研究結果，當平均工作電壓保持在1.8伏時，新型鋰硫電池可以實現750mAh/g的平均能量密度，這對應于約497Wh/kg的能量密度。

上述鋰硫電池研究小組的研究員Lee表示：“通過上述研究，我們相信鋰硫電池將促進這種電池的實際應用。其中，鋰硫電池可能會應用于一些新興市場，包括便攜式設備、電動汽車和用于可再生能源的大型儲能系統。”

標簽：

汽車資訊熱門資訊