新型納米反應器為鋰硫電池設計取得突破

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

中科院大連化學物理研究所(DICP)的劉健教授和吳忠?guī)浗淌陬I(lǐng)導的研究小組開發(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器。

該納米反應器具有良好的多硫化物催化活性和循環(huán)穩(wěn)定性。可以為設計安全、高能量密度的鋰金屬電池提供一個全新的方案。

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、放電過程中硫的轉(zhuǎn)換反應動力學較慢，導致硫的利用率低，穿梭效應嚴重。這會進一步降低了鋰硫電池的容量和穩(wěn)定性。

因此，設計合理的電催化系統(tǒng)可以在高硫負荷下實現(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，研究人員設計了一種裝飾有高度分散的Fe1-xS電催化劑納米顆粒(Fe1-xS- nc)的介孔碳納米反應器，并將其應用于具有高催化活性和高硫負荷的鋰硫電池陰極。

該納米反應器具有低質(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，其容量幾乎沒有衰減。

劉教授說：“納米反應器設計策略為制造大容量、長周期可充電電池提供了一種新的方案?！?/p>

他補充道：“這將為設計更安全和高能量密度的鋰金屬電池開辟一條道路。”