新加坡研究人員開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)化鋰硫電池生產(chǎn)的方法

來(lái)自新加坡納米生物實(shí)驗(yàn)室(NBL)的研究人員說(shuō)，他們已經(jīng)找到了一種開(kāi)發(fā)鋰硫陰極的方法，該方法比目前的方法更簡(jiǎn)單，更省時(shí)。這可以為該組件成為鋰離子電池以及用于電子車輛和設(shè)備的可行替代方法鋪平道路。

科學(xué)家補(bǔ)充說(shuō)，新的“簡(jiǎn)化技術(shù)”提供了一種實(shí)用的方法，可以擴(kuò)大新材料的生產(chǎn)規(guī)模，從而提高電池性能。NBL研究人員在一份聲明中說(shuō)，這是朝著鋰硫電池商業(yè)化邁出的“有希望的一步”，鋰硫電池已經(jīng)被廣泛地替代鋰離子電池。NBL是一家致力于利用納米技術(shù)創(chuàng)造新材料的實(shí)驗(yàn)室孵化器，其停放在政府機(jī)構(gòu)科學(xué)，技術(shù)與研究局(A * STAR)的領(lǐng)導(dǎo)下。

從理論上講，鋰硫電池的能量存儲(chǔ)量是鋰離子電池的10倍，而鋰離子電池在當(dāng)今已廣泛用于通信設(shè)備中，但由于其固有的電化學(xué)不穩(wěn)定性，其存儲(chǔ)容量和安全性問(wèn)題有限。另外，硫具有較高的理論能量密度，并且成本低且含量豐富。

然而，迄今為止，鋰硫在電池的反復(fù)充電和放電中一直無(wú)法維持其較高的存儲(chǔ)容量。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，NBL說(shuō)，它開(kāi)發(fā)了一種分兩步的方法來(lái)制備陰極，方法是先添加碳主體，然后再添加硫源。研究人員說(shuō)，這使研究團(tuán)隊(duì)能夠獲得3D互連的多孔納米材料，并且還可以防止電池充電時(shí)碳支架塌陷，這在使用當(dāng)前方法開(kāi)發(fā)的陰極中很常見(jiàn)。

在最初的充電和放電周期中的坍塌導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變化，從而導(dǎo)致陰極高度致密，致密，并具有較低的表面積和較小的孔。新加坡實(shí)驗(yàn)室表示，這產(chǎn)生的電池性能低于NBL的碳支架。

NBL說(shuō)，使用該技術(shù)，其陰極比常規(guī)制備的硫陰極提供了48%的比容量提高，而容量衰減則減少了26%。當(dāng)添加更多的硫時(shí)，它的陰極達(dá)到了每平方厘米4mAh的高實(shí)用面積容量。

NBL表示，其鋰硫陰極顯示的容量高達(dá)1,220mAh / g，這意味著1克這種材料可以存儲(chǔ)1,220mAh的電荷。相比之下，典型的鋰離子陰極的能量容量為140mAh / g。該實(shí)驗(yàn)室的陰極還能在200個(gè)充電周期內(nèi)保持其容量，而性能損失最小。

該研究小組的負(fù)責(zé)人杰基·Y·穎說(shuō)：“我們的方法具有工業(yè)可擴(kuò)展性，我們預(yù)計(jì)它將對(duì)實(shí)用鋰硫電池的未來(lái)設(shè)計(jì)產(chǎn)生重大影響。”

除了陰極外，NBL科學(xué)家還正在通過(guò)納米材料工程來(lái)設(shè)計(jì)和優(yōu)化陽(yáng)極，隔膜和電解質(zhì)。其目的是開(kāi)發(fā)一個(gè)完整的鋰硫電池單元系統(tǒng)，與之相比，該系統(tǒng)具有更高的儲(chǔ)能能力。常規(guī)鋰離子電池。

NBL指出：“這種新的電池系統(tǒng)可以比現(xiàn)有電池使用更長(zhǎng)的時(shí)間，并且對(duì)于電子設(shè)備，電動(dòng)汽車和電網(wǎng)儲(chǔ)能將引起極大的興趣。”

該研究小組的其他成員是JL Cheong和AA AbdelHamid。