新型納米反應(yīng)器為鋰硫電池設(shè)計(jì)取得突破

近日，一項(xiàng)有關(guān)鋰硫電池的突破性研究論文發(fā)表在《先進(jìn)能源材料》雜志上。

中科院大連化學(xué)物理研究所(DICP)的劉健教授和吳忠?guī)浗淌陬I(lǐng)導(dǎo)的研究小組開(kāi)發(fā)出了Fe1-xS修飾的介孔碳球作為鋰硫電池陰極的納米反應(yīng)器。

該納米反應(yīng)器具有良好的多硫化物催化活性和循環(huán)穩(wěn)定性?？梢詾樵O(shè)計(jì)安全、高能量密度的鋰金屬電池提供一個(gè)全新的方案。

據(jù)了解，鋰硫電池的理論能量密度為2600Wh kg-1，理論容量為1675mAh g-1。但由于充、放電過(guò)程中硫的轉(zhuǎn)換反應(yīng)動(dòng)力學(xué)較慢，導(dǎo)致硫的利用率低，穿梭效應(yīng)嚴(yán)重。這會(huì)進(jìn)一步降低了鋰硫電池的容量和穩(wěn)定性。

因此，設(shè)計(jì)合理的電催化系統(tǒng)可以在高硫負(fù)荷下實(shí)現(xiàn)多硫化物的穩(wěn)定高效的催化轉(zhuǎn)化，從而獲得較高的循環(huán)穩(wěn)定性。

在該研究中，研究人員設(shè)計(jì)了一種裝飾有高度分散的Fe1-xS電催化劑納米顆粒(Fe1-xS- nc)的介孔碳納米反應(yīng)器，并將其應(yīng)用于具有高催化活性和高硫負(fù)荷的鋰硫電池陰極。

該納米反應(yīng)器具有低質(zhì)量密度、高孔隙率和高度分散的電催化劑，顯著提高了多硫化物的吸附和催化轉(zhuǎn)化能力。

研究人員發(fā)現(xiàn)，在電流密度為0.5C的情況下，F(xiàn)e1-xS-NC在200次循環(huán)后的初始值為1070mAh g-1，其容量幾乎沒(méi)有衰減。

劉教授說(shuō)：“納米反應(yīng)器設(shè)計(jì)策略為制造大容量、長(zhǎng)周期可充電電池提供了一種新的方案。”

他補(bǔ)充道：“這將為設(shè)計(jì)更安全和高能量密度的鋰金屬電池開(kāi)辟一條道路。”