新加坡研究人員開發(fā)簡化鋰硫電池生產(chǎn)的方法

來自新加坡納米生物實驗室(NBL)的研究人員說，他們已經(jīng)找到了一種開發(fā)鋰硫陰極的方法，該方法比目前的方法更簡單，更省時。這可以為該組件成為鋰離子電池以及用于電子車輛和設(shè)備的可行替代方法鋪平道路。

科學(xué)家補充說，新的“簡化技術(shù)”提供了一種實用的方法，可以擴(kuò)大新材料的生產(chǎn)規(guī)模，從而提高電池性能。NBL研究人員在一份聲明中說，這是朝著鋰硫電池商業(yè)化邁出的“有希望的一步”，鋰硫電池已經(jīng)被廣泛地替代鋰離子電池。NBL是一家致力于利用納米技術(shù)創(chuàng)造新材料的實驗室孵化器，其停放在政府機(jī)構(gòu)科學(xué)，技術(shù)與研究局(A * STAR)的領(lǐng)導(dǎo)下。

從理論上講，鋰硫電池的能量存儲量是鋰離子電池的10倍，而鋰離子電池在當(dāng)今已廣泛用于通信設(shè)備中，但由于其固有的電化學(xué)不穩(wěn)定性，其存儲容量和安全性問題有限。另外，硫具有較高的理論能量密度，并且成本低且含量豐富。

然而，迄今為止，鋰硫在電池的反復(fù)充電和放電中一直無法維持其較高的存儲容量。

為了解決這個問題，NBL說，它開發(fā)了一種分兩步的方法來制備陰極，方法是先添加碳主體，然后再添加硫源。研究人員說，這使研究團(tuán)隊能夠獲得3D互連的多孔納米材料，并且還可以防止電池充電時碳支架塌陷，這在使用當(dāng)前方法開發(fā)的陰極中很常見。

在最初的充電和放電周期中的坍塌導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變化，從而導(dǎo)致陰極高度致密，致密，并具有較低的表面積和較小的孔。新加坡實驗室表示，這產(chǎn)生的電池性能低于NBL的碳支架。

NBL說，使用該技術(shù)，其陰極比常規(guī)制備的硫陰極提供了48%的比容量提高，而容量衰減則減少了26%。當(dāng)添加更多的硫時，它的陰極達(dá)到了每平方厘米4mAh的高實用面積容量。

NBL表示，其鋰硫陰極顯示的容量高達(dá)1,220mAh / g，這意味著1克這種材料可以存儲1,220mAh的電荷。相比之下，典型的鋰離子陰極的能量容量為140mAh / g。該實驗室的陰極還能在200個充電周期內(nèi)保持其容量，而性能損失最小。

該研究小組的負(fù)責(zé)人杰基·Y·穎說：“我們的方法具有工業(yè)可擴(kuò)展性，我們預(yù)計它將對實用鋰硫電池的未來設(shè)計產(chǎn)生重大影響。”

除了陰極外，NBL科學(xué)家還正在通過納米材料工程來設(shè)計和優(yōu)化陽極，隔膜和電解質(zhì)。其目的是開發(fā)一個完整的鋰硫電池單元系統(tǒng)，與之相比，該系統(tǒng)具有更高的儲能能力。常規(guī)鋰離子電池。

NBL指出：“這種新的電池系統(tǒng)可以比現(xiàn)有電池使用更長的時間，并且對于電子設(shè)備，電動汽車和電網(wǎng)儲能將引起極大的興趣。”

該研究小組的其他成員是JL Cheong和AA AbdelHamid。