硅基阴极可稳定锂硫电池。 效果:超过2个充电周期而不是几十个
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硅基阴极可稳定锂硫电池。 效果:超过2个充电周期而不是几十个

来自韩国大邱科学技术研究院(DGIST,韩国)的科学家开发出一种硅基阴极,有望在 Li-S 电池中承受 2 次以上的充电循环。 经典的锂离子电池在阳极中使用纯硅来补充并逐渐取代石墨。 这里使用氧化硅,阴极使用二氧化硅。

Li-S 电池 = 锂阳极,含硫的二氧化硅阴极

Li-S 电池因其高能量密度、重量和低制造成本而被认为是有趣的。 然而,还没有人设法创造出能够承受数十次充电循环的版本。 所有这一切都是由于多硫化锂 (LiPS),它在放电过程中溶解在电解液中并与阳极发生反应,降低其容量,从而破坏电池。

韩国研究人员可能已经找到了解决问题的方法。 他们使用阴极代替碳基材料(如石墨)。 介孔二氧化硅 (POMS) 的层状结构.

层状结构是可以理解的,而介孔是指二氧化硅中孔隙(腔)的积累,具有目标尺寸、面密度和小尺寸分散(来源)。 这有点像定期戳穿相邻的某种硅酸盐板来制作筛子。

DGIST 科学家使用这些孔在其中沉积硫(图 a)。 在放电过程中,硫溶解并与锂形成多硫化锂 (LiPS)。 因此,电荷流动,但由于额外的未定义碳因子(黑色结构,图 b),LiPS 仍被困在阴极附近。

在充电过程中,LiPS 释放出锂,锂返回锂阳极。 另一方面,硫转化为二氧化硅。 没有 LiPS 泄漏到阳极,没有金属损坏。

以这种方式制造的锂硫电池在超过 2 个工作循环后仍能保持高容量和稳定性。 至少 500-700 次操作循环被认为是经典锂离子电池的标准,但应该补充的是,经过良好处理的锂离子电池可以承受数千次循环。

硅基阴极可稳定锂硫电池。 效果:超过2个充电周期而不是几十个

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