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【材料】具有超高比能量的硅-硫全电池

【材料】具有超高比能量的硅-硫全电池 X-MOL资讯
2016-07-18
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导读:北京航空航天大学的李彬、杨树斌、李松梅等构建了具有优异储能性能的硅-硫全电池。


锂硫电池具有高达1675mAh/g的理论容量和2600Wh/kg的能量密度,是最具研究和应用前景的二次储能体系之一。然而,在锂硫电池的开发过程中还受到电池体系不够安全(使用高活性的金属锂单质作为负极材料),储能性能差(可逆容量低、循环性能差)等不足的制约。因而构建基于锂硫电池的安全电池体系和设计制备可用于锂硫电池的电极材料对研究锂硫电池和实现锂硫电池的应用具有重要的意义。


近日,北京航空航天大学李彬杨树斌李松梅等构建了具有高能量密度的硅-硫全电池。这种全新的(锂化)硅-硫二次电池是采用锂化的硅作为负极和共聚和硫作为正极,经过容量匹配后得到的全电池。采用锂化的硅取代金属锂作为负极材料,解决了使用具有高活性锂所带来的安全隐患。基于热共聚原理,添加1,3-diisopropenylbenzene (DIB)作为共聚和助剂,通过一步热聚合在三维石墨烯骨架上原位生成蜂窝状共聚硫,获得可直接作为电极材料使用的三维共聚硫-石墨烯(cpS-G)复合材料。制备过程中引入的强共价键在循环过程中具有固定硫的作用,抑制了充放电循环过程中聚硫化物在电解液中的溶解,提高的正极的循环稳定性。经过电池调控后构建的硅-硫全电池具有优异的储能性能,其能量密度高达1147Wh/kg(基于电极材料的总质量),每个循环过程容量仅仅衰减0.028%(500个循环)。这一研究为锂硫电池的研究和应用提供了重要思路。


这一成果发表在《Energy & Environment Science》上。


http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/ee/c6ee01019a


原文:A new configured lithiated silicon–sulfur battery built on 3D graphene with superior electrochemical performances

Energy Environ. Sci., 2016, 9, 2025-2030, DOI: 10.1039/C6EE01019A


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