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日本大阪府立大学成功开发兼具高容量与长寿命的锂硫二次电池用正极

2017-05-26 248浏览 标签: 电池

2017年5月24日,日本大阪府立大学工学研究科的教授辰巳砂昌弘、林晃敏和博士研究员计贤等人组成的研究团队在日本JST战略性创造研究推进事业先进低碳化技术·特别重点技术领域“下一代蓄电池”(ALCA-SPRING)开发项目中,成功开发出由硫化锂基固溶体和硫化物固体电解质组成的锂硫二次电池正极材料,大幅改善了正极容量和寿命。

锂硫二次电池与传统的锂离子电池相比,拥有更高的理论能量密度,是一种备受瞩目的下一代蓄电设备。但是在锂硫电池的电极反应中,中间反应生成物多硫化锂会溶出到有机电解液中,从而造成电池容量的劣化。而且,Li+离子储存材料硫化锂(Li2S)本身是绝缘体,可逆容量很小,若要实现性能凌驾传统锂离子电池的锂硫二次电池,必须提高Li2S正极材料的容量。

此次研究团队为彻底防止多硫化锂的溶出、实现Li2S的高容量化,开发了一种硫化物固体电解质与Li2S基固溶体组合而成的正极材料。这种新型正极材料的可逆容量几乎与Li2S的理论容量相等,可达到1100mAhg-1,在研究团队进行的充放电循环试验中,该正极材料在经过2000次循环后仍未出现容量劣化的现象,实现了材料的长寿命。虽然全球对锂硫二次电池的研究开发越发激烈,但是锂硫电池目前还无法实现实际应用。此次大阪府立大学研究团队的研究成果在目前已知的Li2S正极中容量是最高的,且循环寿命也很长,为日本率先实现锂硫二次电池提供了可能。锂硫二次电池若实现了实际应用,将会大大有助于开发更高容量、更长寿命的便携电子设备、家用分散型电源、备用电源等。




图 由正极、负极、有机电解液构成的传统锂硫电池(左)与正极由硫化物固体电解质与Li2S基固溶体组合而成的全固体电池(右)


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