全固態(tài)電池突破！打造超高容量鋰硫電池正極材料

《科技日報》4日報導，中國科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所3日透露，該所武建飛研究員帶領(lǐng)的先進(jìn)儲能材料與技術(shù)研究組，研發(fā)出用于全固態(tài)鋰硫電池的新型硫化鋰正極材料，能量密度超過(guò)600瓦時(shí)每千克。該研究為開(kāi)發(fā)高能量密度的全固態(tài)電池提供了新的方法和思路，與目前已商業(yè)化的鋰離子電池相比，其能量密度高出1倍有余，且成本更低。相關(guān)研究成果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《Small》。

硫化物全固態(tài)電池是一項顛覆性的世界前沿科學(xué)技術(shù)，具有高能量密度、快速充放電、低溫性能優(yōu)異以及高安全性、長(cháng)壽命等優(yōu)點(diǎn)。然而，硫化物全固態(tài)電池正極材料的研究仍然存在挑戰。

研究團隊利用銅離子、碘離子共摻雜策略，來(lái)提高硫化鋰正極的導電性及反應活性。測試結果表明，同常規硫化鋰正極相比，雙摻雜硫化鋰正極的鋰離子擴散系數提高了5個(gè)數量級，電子電導率提高了2個(gè)數量級，從本征上解決了硫化鋰正極的絕緣性問(wèn)題。

這一策略顯著(zhù)提高了電池的容量、倍率及循環(huán)性能。研究表明，在室溫條件下，這種改性的硫化鋰正極在低倍率下放電容量是原始材料的6.65倍。即使在高倍率下充放電，電池的容量也能保持得很好，顯示出了優(yōu)異的循環(huán)穩定性。

武建飛指出，該硫化鋰正極材料顯示出每克1165.23毫安時(shí)的高比容量，接近理論值每克1167毫安時(shí)。在常溫下循環(huán)6200次后，其容量仍可保持84.4％。搭配商業(yè)化的硅碳負極組裝全電池后，常溫下循環(huán)400次放電，電池的比容量仍保持初始容量的97％以上。

據表示，新材料可有效解決液態(tài)鋰硫電池「穿梭效應」等問(wèn)題。此外，該材料具有高能量密度和長(cháng)循環(huán)壽命等特性，在電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)具有極高的商業(yè)價(jià)值和廣闊的應用前景。