鋰硫電池因其較高的理論容量(1675mAh·g-1)和能量密度,被認(rèn)為是增加電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程的有效策略之一。然而,硫正極電子導(dǎo)電性差、體積變化劇烈以及多硫化鋰的穿梭效應(yīng)等缺點(diǎn),嚴(yán)重阻礙了鋰硫電池的性能。因此,開發(fā)和制備新型硫正極材料將會(huì)是實(shí)現(xiàn)高效儲(chǔ)能鋰硫電池的有效途徑之一。
武建飛介紹,研究組在前期研究的基礎(chǔ)上,成功開發(fā)出具有高比表面和多級(jí)孔結(jié)構(gòu)的活性炭(AC)載體,并通過硒(Se)和碲(Te)取代部分硫(S)的新型正極材料。該新型正極還具備容量高、導(dǎo)電性強(qiáng)、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),在醚類和酯類電解液中都能表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。
在Raman光譜、XRD和XPS譜圖中出現(xiàn)了有別于硫、硒、碲單一組分的新的特征峰,HRTEM圖中也出現(xiàn)了基于S-Se-Te的晶格條紋,表明該正極材料并非硫、硒、碲三種組分簡單的物理混合,而是彼此鍵合形成一種新型的三元化合物。該SST/AC復(fù)合電極在醚類和酯類電解液中都表現(xiàn)出優(yōu)于單一硫的電化學(xué)性能。在酯類電解液中,電池在0.5 C電流密度下循環(huán)300圈后仍能保持1024.9 mAh·g-1的高比容量,且在酯類和醚類電解液中容量保持率都能達(dá)到70%以上,表現(xiàn)出良好的兼容性。此外,硫、硒、碲的三元協(xié)同效應(yīng)可有效提升材料的導(dǎo)電性能,顯著降低電荷傳輸能壘,從而減小了充放電過程中的電化學(xué)極化,改善了材料的庫倫效率和循環(huán)性能。
武建飛表示,通過硫族元素改良硫正極,解決鋰硫電池中硫正極本征缺陷的問題,且在醚類和酯類電解液中均有良好的兼容性,為硫族元素在鋰硫電池中的研究和應(yīng)用,提供了新思路。
S-Se-Te三元復(fù)合正極材料物相形貌表征及電化學(xué)性能。
原標(biāo)題:我科研團(tuán)隊(duì)在鋰硫電池硫族正極研究中取得新進(jìn)展