华东理工锂硫电池研究获进展

  中化新网讯 近日,华东理工大学化工学院功能炭材料研究团队合成了一种“双功能”石墨烯介孔二氧化锡(SnO₂)/二硒化锡(SnSe)纳米片用作锂硫电池的隔膜修饰层(G-mSnO/SnSe),展现出优异的电化学性能,在锂硫电池领域研究中获得新进展。

  研究团队合成的锂硫电池隔膜修饰层,具备高电导率、强化学吸附位点和动态插层转换动力学等特点。经表征分析和模拟计算表明,该隔膜修饰层对“穿梭效应”具有较好的抑制作用,并且能促进多硫化锂催化转化。此外,该G-mSnO/SnSe较强的亲锂位点和多孔结构有助于降低锂的成核过电位、锂剥离与沉积过程中负极表面的均匀成核,进而有效抑制锂枝晶生长。

  当G-mSnO/SnSe用作锂硫电池的隔膜修饰层时,展现出优异的电化学性能,具有较高的高硫利用率、长循环寿命。在理论容量5毫安/克电流密度下循环2000次,锂硫电池可逆容量高达648毫安时/克,平均每圈容量衰减率仅为0.0144%。

  锂硫电池因硫的低成本、超高的理论容量,高能量密度等优势,被认为是继锂离子电池之后最具应用前景的电化学储能体系之一。对硫正极而言,多硫化锂溶于电解液形成“穿梭效应”,导致活性物质硫利用率低和容量快速衰减等问题。对锂负极而言,锂枝晶的不可控生长容易引发电池短路甚至有安全隐患。因此,如何在电池长期循环过程中同步抑制“穿梭效应”和“枝晶生长”成为锂硫电池实际应用化进程中一项艰巨的技术挑战。


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