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鋰硫電池電解液材料發(fā)展空間大

來源:存能電氣  日期:2019-04-04 16:40  瀏覽量:

  鋰硫電池電解液材料發(fā)展空間大。鋰硫電池電解液具有較高的能量密度和低廉的成本,是儲能領(lǐng)域的重要研究方向,鋰硫電池是鋰電池的一種,典型的鋰硫電池一般采用單質(zhì)硫作為正極,金屬鋰作為負(fù)極的一種鋰電池。

  利用硫作為正極材料的鋰硫電池,理論容量較高。當(dāng)然,鋰硫電池既然是鋰電池,自然也是綠色環(huán)保,無污染的。鋰硫電池主要用醚類的電解液作為電池的電解液,電解液中加入一些添加劑,可以非常有效的緩解鋰多硫化合物的溶解問題。

鋰硫電池.jpg

  鋰硫電池的問題和缺點

  1.循環(huán)壽命短:多硫化鋰飛梭、多硫化鋰歧化、電解液分解、金屬鋰枝晶粉化等問題

  2.導(dǎo)電性不好:硫作為不導(dǎo)電的物質(zhì),導(dǎo)電性非常差,不利于電池的高倍率性能

  3.性能較低:無法滿足大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的要求

  4.穩(wěn)定性較低:硫在充放電過程中,體積的擴大縮小非常大,巨大的體積變化會破壞電極結(jié)構(gòu)

  5.硫和硫化鋰的密度分別為2.07和1.66g·cm-3,在充放電過程中有高達79%的體積膨脹/收縮,膨脹會導(dǎo)致容量的衰減

  為了解決鋰硫電池多硫化鋰的溶解以及電池循環(huán)性能差的問題,有研究團隊通過在電解液引入陽離子來絡(luò)合多硫根離子,有效提高了多硫化鋰在電解液中的穩(wěn)定性。

  采用該鋰硫電池電解液的鋰硫電池能量可達300Wh/kg,且穩(wěn)定循環(huán)100次以上,容量保持率約70%。,主要是采用固體電解質(zhì)、凝膠電解質(zhì)或在電解液中添加LiNO3離子液體等措施,提高了活性物質(zhì)硫的利用率,從而達到改善鋰硫電池的循環(huán)性能的目的。對于硫基復(fù)合正極材料的改性,主要是將具有良好導(dǎo)電性能及特定結(jié)構(gòu)的基質(zhì)材料與單質(zhì)硫復(fù)合制備高性能的硫基復(fù)合正極材料。

  加入基質(zhì)材料后的鋰硫電池

  (1)良好的導(dǎo)電性;

  (2)活性物質(zhì)硫可以在基質(zhì)材料上均勻分散,以確?;钚晕镔|(zhì)的高利用率;

  (3)要對硫及多硫化物的溶解具有抑制作用。

  中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所獲悉,研究表明,首次設(shè)計了一種黏土礦物鋰皂石。鋰皂石含有豐富的O活性位點和Li+,還具有獨特的片層結(jié)構(gòu)和較大比表面。

  鋰皂石首次被應(yīng)用到鋰硫電池中,用于抑制聚硫化物穿梭,并提高隔膜的Li+電導(dǎo)率。該黏土礦物超親電解液隔膜對聚硫化物穿梭具有明顯的抑制作用,同時具有較高的Li+電導(dǎo)率、快速的Li+轉(zhuǎn)移、超親電解液性和較高的熱穩(wěn)定性。

  將其應(yīng)用于鋰硫電池時,在循環(huán)穩(wěn)定性、倍率性能和抑制自放電等方面均表現(xiàn)優(yōu)異。此外,該隔膜具有較好的普適性,可通過簡單的涂覆法制備,在LiFePO4和鋰硫電池中均表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能。

  鋰硫電池電解液材料發(fā)展空間大

  就中國目前鋰硫電池電解液市場而言,準(zhǔn)入門檻并不高,但是隱形的技術(shù)是有壁壘的,而隨著關(guān)鍵原材料的國產(chǎn)化,目前電解液的成本也隨之進一步降低,日韓企業(yè)也開始將制造工廠往國內(nèi)轉(zhuǎn)移,相信在不久的將來,中國的電解液將會走出國門,走向世界。

  總結(jié):鋰硫電池實驗室規(guī)模的研究開展較多,電解液研究對于獲得高性能鋰硫電池具有重要價值。相信未來鋰硫電池能夠解決其缺陷,大量運用于大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

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