人民網(wǎng)北京9月12日電 (記者趙竹青)記者從中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所獲悉,該所研究員武建飛帶領(lǐng)的先進(jìn)儲能材料與技術(shù)研究組,研發(fā)出用于全固態(tài)鋰硫電池的新型硫化鋰正極材料,能量密度超600瓦時每千克。與目前已商業(yè)化的鋰離子電池相比,其能量密度高出1倍有余,且成本更低,為開發(fā)高能量密度的全固態(tài)電池提供了新方法和思路。相關(guān)論文發(fā)表于國際期刊《small》。
硫化物全固態(tài)電池具有高能量密度、快速充放電、低溫性能優(yōu)異以及高安全性、長壽命等優(yōu)點。然而,硫化物全固態(tài)電池正極材料的研究長期以來存在挑戰(zhàn)。例如,硫化鋰正極導(dǎo)電性差,這直接影響電池充放電速度和能量輸出。
研究團(tuán)隊利用銅離子、碘離子共摻雜策略,有效提高硫化鋰正極的導(dǎo)電性及反應(yīng)活性。測試結(jié)果表明,同常規(guī)硫化鋰正極相比,共摻雜硫化鋰正極的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)提高5個數(shù)量級,電子電導(dǎo)率提高2個數(shù)量級,從本征上解決了硫化鋰正極導(dǎo)電性差的問題。
這一策略顯著提高了電池的容量、倍率及循環(huán)性能。研究表明,在室溫條件下,經(jīng)過改性的硫化鋰正極在低倍率下放電容量是原始材料的6.65倍。即使在高倍率下充放電,電池仍能保持較高容量,顯示出優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性。
武建飛介紹,該硫化鋰正極材料顯示出每克1165.23毫安時的高比容量,接近理論值每克1167毫安時。在常溫下循環(huán)6200次后,其容量仍可保持84.4%。搭配商業(yè)化的硅碳負(fù)極組裝全電池后,常溫下循環(huán)400次放電,電池比容量仍能保持在初始容量的97%以上。