KERI解決了一代鋰硫電池中硫流失的問題 助力實現商業化
時間:2022-05-17 08:24來源:蓋世汽車 作者:劉麗婷
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現有鋰離子電池（LIB）使用鎳、鈷和其他昂貴的稀土元素作為正極材料。與之不同，鋰硫電池采用的是儲量豐富的硫元素，可顯著降低其制造成本。鋰硫電池被認為是非常有希望的下一代電池，因其理論上的比能量密度約是LIB的5倍。
然而，鋰硫電池實現商業化還需克服諸多挑戰。當鋰在充放電過程中遇到硫時，就會產生中間產物“多硫化鋰”。由于其溶解度較高，因此溶解的多硫化鋰會發生穿梭現象，導致正極材料在反復充放電時發生損失。也就是說隨著多硫化鋰不斷在電解液中溶解，硫會不斷損失。因此，多硫化物穿梭被認為是鋰硫電池商業化的最大障礙，因為這個問題直接關系到電池的壽命和安全性退化。
據外媒報道，韓國電氣研究院（Korea Electrotechnology Research Institute，KERI）通過應用活性炭和磷（P）解決了這一問題，實現低成本和柔性高能量密度鋰硫電池，并將相關論文發表于期刊《Small》上。
具有微孔的活性炭纖維由于其高吸收性而廣泛用于各種類型的過濾器和漂白劑。 研究小組將活性炭用作隔膜的涂層材料，以捕獲在充電/放電循環過程中物理產生的多硫化鋰。此外，研究小組將高吸收性P應用于碳材料進行化學捕獲。這種多峰捕獲方法有助于防止鋰硫電池因多硫化鋰的穿梭效應而引起性能下降。
此外，研究小組還通過增強其靈活性成功提高了鋰硫電池的可用性。該團隊將具有高導電性、強度和柔韌性的碳納米管材料應用于硫陰極，以消除重集電器（以增加能量密度），同時通過彎曲性能確保耐用性。
通過上述工藝，KERI開發的鋰硫電池的能量密度達400Wh/kg，被認為是世界上能量密度最高的鋰硫電池。鋰硫電池結合了高能量密度、高性能安全（壽命）、高靈活性（持續時間）以及輕量化和低成本等現有優勢，因此具有較高的商業化實現可能。具體而言，預計鋰硫電池將主要用于未來航空移動領域，包括航天、飛行汽車、無人機等需要輕量化和長續航的領域。
KERI研究團隊的領導者Jun-Woo Park博士表示：“由于使用的是豐富且廉價的硫和碳材料，鋰硫電池對于韓國等稀土元素和資源稀缺的國家非常重要。我們計劃將這一研究成果與KERI自主研發的‘大規模合成固體電解質’技術相結合，以確保下一代固態鋰硫電池的原創技術。”
(責任編輯：子蕊)
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