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中国科学家研发新型聚合物粘结剂 或可促进锂硫电池的商业化应用

2019-12-24 11:40  来源:盖世汽车  浏览:  

锂硫电池能量密度高,不过,在充放电循环中,多硫化物会在电解液中扩散,从而导致容量衰减。为解决该问题,苏州大学的科学家研发了新方法。

据外国媒体报道,电动汽车和人工智能等新兴技术对高性能新浦京系统的需求在不断增长,从而推动了高性能电池的发展。锂硫电池极有前景,具备高比容量(1675mAh g-1)和高能量密度(2600Wh kg-1),或成为下一代电池产品,因而备受关注。不过,在电池充放电循环中,多硫化物会在电解液中扩散,从而导致硫阴极结构发生变化,因而极大地限制了锂硫电池的商业化应用。

聚合物粘结剂是电极的重要组成部分,起着粘结活性材料的作用,关系到电池的性能。遗憾的是,传统的粘结剂无法满足新兴电池的要求。例如,PVDF粘结剂的锂离子电导率低、机械稳定性差,几乎无法抑制多硫化物的穿梭,从而限制了锂硫电池的应用。因此,锂硫电池迫切需要一种能够克服传统粘结剂缺陷的理想型聚合物粘结剂。

现在,中国江苏省苏州大学锂硫电池能源与材料创新研究院(oochow Institute for Energy and Materials Innovations for Lithium-sulfur Batteries)的科学家为锂硫电池研发了一种单锂离子通道聚合物粘结剂。此种新型粘合剂具有单一的锂离子通道,在允许快速运输锂离子的同时,阻止多硫化物阴离子在电解液中穿梭,从而解决了锂硫电池能量严重衰减的问题。

科学家们通过在锂硫电池充放电循环中实时监测电解液中多硫化物的浓度,以及电池的容量存留情况,证实了该聚合物粘结剂对锂硫电池的效果。“通过现场紫外-可见光光谱(UV-vis)测量,大家证实了该聚合物粘结剂能够有效地阻止多硫化物的穿梭。”此外,新研发的粘结剂具备良好的粘结性能和机械稳定性,在电池充放电循环后,保持了硫化物阴极的结构完整性。此类结果表示,此种粘结剂很有希翼能够改善锂硫电池,而且具备单锂离子通道的聚合物粘结剂是实现高能量锂硫离子电池的最有效策略之一。

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