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电动汽车电池新研究,碳纳米球可提高充放电循环稳定性

2020-05-25
来源:电子发烧友
关键词: 电动汽车 动力电池

  目前被广泛使用的锂离子电池可以实现265 Wh/kg的能量密度以及185 mAh/g的容量,而锂硫电池理论上具备2,600 Wh/kg的能量密度以及1,675 mAh/g的容量。换句话说,锂硫电池的性能比目前的锂离子电池好10倍,应用前景十分看好,但充放电过程中硫的转化反应缓慢,导致硫的利用率低、溶解现象严重,来自中国科学院大连化学物理研究所(DICP)的刘健教授和吴忠帅教授领导的研究小组最近似乎已经找到了解决方案:碳纳米球锂硫电池正极。

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  此项研究4月16日发表在能源材料领域国际顶级期刊Advanced Energy Materials(先进能源材料)之上。这些纳米球的工作方式类似于电池阴极纳米反应器,通过Fe1-xS电催化剂装饰,可以解决锂硫电池中多硫化锂(LiPs)溶解的关键问题,要知道多硫化锂溶解时,电池会失去硫和充放电循环稳定性。

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  这些纳米球孔隙率高,可吸附高达75%的高硫负荷,从而避免多硫化锂的溶解。根据研究人员的说法,在0.5 C的电流密度下经过200个充放电循环后纳米球的容量仍保持稳定,从初始值 1070mAh/g几乎没有衰减。值得一提的是,电动汽车可能面临更大的电流密度,快充时可以达到4C。如果科学家们能够证明这些碳纳米球能够抵抗如此高的电流密度,那么由此制成的锂硫电池可能会比目前电动汽车电池提供的续航里程高10倍,或者折中选择电池尺寸少一半,但获得5倍续航里程。

  除此之外,锂硫电池还有一个不可低估的成本优势。锂硫电池所使用的材料要比锂离子电池便宜得多,而且硫在自然界中非常丰富,因此,价格方面要比锂离子电池低得多,有望实现电动汽车普及生命线的100美元/千瓦时成本。

  实际上,LFP磷酸铁锂电池最近已经有了可喜的发展,但与上述成本线仍有一定距离。随着电池技术的不断发展,电动汽车有着光明的未来,只是需要很长的时间才能最终到达。


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