科学家用碳酸盐电解质开发稳定锂硫电池支持4000次充放电循环寿命
德雷塞尔大学的研究人员在碳纳米纤维中稳定了一种罕见的γ-单斜硫相，使锂硫 (Li-S) 电池在碳酸盐电解质中成功运行4000次循环这相当于10年的正常使用。该稳定锂硫电池的研究工作成果发表在Communications Chemistry上。
由于理论上的高能量密度，锂硫电池在电动汽车中具有吸引力；此外，硫对环境友好且天然丰富。然而，当前的 Li-S 系统面临许多问题的挑战。硫的绝缘性质和最终的放电产物——Li 2 S——导致氧化还原过程中的材料利用率低。更具挑战性的是中间体多硫化锂溶解到电解质中。多硫化物穿梭导致硫化物在锂金属负极上的沉积不受控制，从而降低了库伦效率并增加了容量衰减。
研究团队之前的研究还通过生产碳纳米纤维阴极来解决这个问题，该阴极通过减少中间多硫化物的运动来减缓醚基锂硫电池中的穿梭效应。但为了改善阴极的商业路径，该小组意识到需要使它们与商业上可行的电解质一起发挥作用。
为了消除多硫化物的形成以避免不良反应，该团队试图使用气相沉积技术将硫限制在碳纳米纤维阴极基板中。虽然这个过程没有成功地将硫嵌入纳米纤维网中，但它做了一些非同寻常的事情。
经过进一步调查，研究小组发现，在碳纳米纤维表面沉积硫的过程中，它以一种意想不到的方式结晶，形成了一种元素的轻微变化，称为γ-单斜硫。这种不与碳酸盐电解质反应的硫化学相以前只能在实验室的高温下产生，并且只能在油井的极端环境中在自然界中观察到。
经过一年多的测试，硫正极保持稳定，正如团队报告的那样，它的性能在4000次充放电循环中没有下降，这相当于10年的正常使用。而且，正如预测的那样，电池容量是锂离子电池的三倍多。获 取 更多前沿科技 研究 进展访问：https://byteclicks.com
研究人员建议，拥有一个在碳酸盐电解质中起作用的稳定硫阴极，也将使研究人员能够继续研究锂阳极的替代品——其中可能包括更多地球上丰富的选择，例如钠。
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