鋰硫電池能量密度高,不過,在充放電循環(huán)中,多硫化物會在電解液中擴散,從而導致容量衰減。為解決該問題,蘇州大學的科學家研發(fā)了新方法。
蓋世汽車訊據(jù)外媒報道,電動汽車和人工智能等新興技術對高性能儲能系統(tǒng)的需求在不斷增長,從而推動了高性能電池的發(fā)展。鋰硫電池極有前景,具備高比容量(1675mAh g-1)和高能量密度(2600Wh kg-1),或成為下一代電池產(chǎn)品,因而備受關注。不過,在電池充放電循環(huán)中,多硫化物會在電解液中擴散,從而導致硫陰極結構發(fā)生變化,因而極大地限制了鋰硫電池的商業(yè)化應用。
聚合物粘結劑是電極的重要組成部分,起著粘結活性材料的作用,關系到電池的性能。遺憾的是,傳統(tǒng)的粘結劑無法滿足新興電池的要求。例如,PVDF粘結劑的鋰離子電導率低、機械穩(wěn)定性差,幾乎無法抑制多硫化物的穿梭,從而限制了鋰硫電池的應用。因此,鋰硫電池迫切需要一種能夠克服傳統(tǒng)粘結劑缺陷的理想型聚合物粘結劑。
現(xiàn)在,中國江蘇省蘇州大學鋰硫電池能源與材料創(chuàng)新研究院(oochow Institute for Energy and Materials Innovations for Lithium-sulfur Batteries)的科學家為鋰硫電池研發(fā)了一種單鋰離子通道聚合物粘結劑。此種新型粘合劑具有單一的鋰離子通道,在允許快速運輸鋰離子的同時,阻止多硫化物陰離子在電解液中穿梭,從而解決了鋰硫電池能量嚴重衰減的問題。
科學家們通過在鋰硫電池充放電循環(huán)中實時監(jiān)測電解液中多硫化物的濃度,以及電池的容量存留情況,證實了該聚合物粘結劑對鋰硫電池的效果?!巴ㄟ^現(xiàn)場紫外-可見光光譜(UV-vis)測量,我們證實了該聚合物粘結劑能夠有效地阻止多硫化物的穿梭?!贝送?,新研發(fā)的粘結劑具備良好的粘結性能和機械穩(wěn)定性,在電池充放電循環(huán)后,保持了硫化物陰極的結構完整性。此類結果表示,此種粘結劑很有希望能夠改善鋰硫電池,而且具備單鋰離子通道的聚合物粘結劑是實現(xiàn)高能量鋰硫離子電池的最有效策略之一。