科学家研发新型阴极制备法 让储能超10倍的锂硫电池取代锂离子电池

据国外媒体报道，来自新加坡科技研究委员会(A*STAR)纳米生物实验室(NBL)的科学家们开发出了一种制备下一代锂硫电池阴极的新颖方法，这种方法简化了锂硫电池阴极耗时且复杂的生产过程。这项研究表明，锂硫电池的商业化是有希望的，它解决了行业内的一个挑战，即需要一种实用的方法来生产能够大规模提高电池性能的材料。

虽然人们普遍认为锂离子电池是一种先进的技术，可以有效地为现代通信设备提供动力，但由于其内部电化学性能不稳定，存在存储容量有限、安全性不够等缺点。然而，NBL研究团队开发了一种新的简化技术，可以从廉价的商业材料中开发锂硫电池阴极，从而改变现状。理论上，硫能量密度高，成本低，储量丰富，有助于锂硫电池系统的普及，从而替代锂离子电池。理论上，锂硫电池比锂离子电池能储存10倍的能量，但是到目前为止，这种电池还不能反复充放电。NBL开发的锂硫电池负极表现出良好的比容量，高达1220 mAh/g，这意味着每1g正极材料可以储存1220 mAh电荷。相比之下，典型的锂离子电池负极的比容量为140 mAh/g。此外，在超过200次充电循环后，NBL锂硫电池的负极仍保持高容量，性能损失降至最低。实现这一性能的关键是NBL采用了独特的两步阴极制备方法。

在添加硫之前，研究人员首先构建了一个碳支架，以获得3D互联多孔纳米材料。与传统的阴极制备方法不同，这种方法可以防止电池充电时碳支架塌陷。在电池充放电初期，传统方法制备的阴极炭支撑体会发生塌陷，导致整个电池结构发生变化。最后，传统阴极密度较高，表面积较小，孔隙较小，导致电池性能低于NBL电池。实际上，NBL正极的比容量比传统方法制备的硫负极高48%，容量衰减率降低26%。如果在阴极中加入更多的硫，NBL阴极的实际表面积容量高达4 mAh/cm2。NBL的研究人员不仅在设计和优化阴极，还利用纳米材料技术设计和优化阳极、电池隔膜和电解质。研究人员的目标是开发一个完整的锂硫电池系统。与传统的锂离子电池相比，该系统将比现有电池具有更强的储能能力和更长的寿命，可以为电子设备、电动汽车和电网储能带来巨大的好处。(文中图片均来自新加坡科学技术研究委员会)据国外媒体报道，来自新加坡科学技术研究委员会(A*STAR)纳米生物实验室(NBL)的科学家开发出了一种制备下一代锂硫电池阴极的新颖方法，该方法简化了锂硫电池阴极耗时且复杂的生产过程。这项研究表明，锂硫电池的商业化是有希望的，它解决了行业内的一个挑战，即需要一种实用的方法来生产能够大规模提高电池性能的材料。

虽然人们普遍认为锂离子电池是一种先进的技术，可以有效地为现代通信设备提供动力，但由于其内部电化学性能不稳定，存在存储容量有限、安全性不够等缺点。然而，NBL研究团队开发了一种新的简化技术，可以从廉价的商业材料中开发锂硫电池阴极，从而改变现状。理论……从逻辑上讲，硫具有高能量密度、低成本和丰富的储量，有助于锂硫电池系统的普及，从而取代锂离子电池。理论上，锂硫电池比锂离子电池能储存10倍的能量，但是到目前为止，这种电池还不能反复充放电。NBL开发的锂硫电池负极表现出良好的比容量，高达1220 mAh/g，这意味着每1g正极材料可以储存1220 mAh电荷。相比之下，典型的锂离子电池负极的比容量为140 mAh/g。此外，在超过200次充电循环后，NBL锂硫电池的负极仍保持高容量，性能损失降至最低。实现这一性能的关键是NBL采用了独特的两步阴极制备方法。

在添加硫之前，研究人员首先构建了一个碳支架，以获得3D互联多孔纳米材料。与传统的阴极制备方法不同，这种方法可以防止电池充电时碳支架塌陷。在电池充放电初期，传统方法制备的阴极炭支撑体会发生塌陷，导致整个电池结构发生变化。最后，传统阴极密度较高，表面积较小，孔隙较小，导致电池性能低于NBL电池。实际上，NBL正极的比容量比传统方法制备的硫负极高48%，容量衰减率降低26%。如果在阴极中加入更多的硫，NBL阴极的实际表面积容量高达4 mAh/cm2。NBL的研究人员不仅在设计和优化阴极，还利用纳米材料技术设计和优化阳极、电池隔膜和电解质。研究人员的目标是开发一个完整的锂硫电池系统。与传统的锂离子电池相比，该系统将比现有电池具有更强的储能能力和更长的寿命，可以为电子设备、电动汽车和电网储能带来巨大的好处。(文中图片均来自新加坡科技研究局)

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