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新突破!新型催化劑材料有望供應持久的高容量可充電電池

鉅大LARGE  |  點擊量:513次  |  2021年12月16日  

當今大多數電子產品的核心是可充電鋰離子電池(LIB)。但是它們的儲能能力不足以用于大規模儲能系統(ESS)。鋰硫電池(LSB)在這種情況下可能會很有用,因為它們的理論儲能能力更高。由于它們的重量輕且成本較低,它們甚至可以在無人機等其他應用中取代LIB。


但是賦予他們所有這些權力的相同機制使他們成為廣泛的實際現實。與LIB不同,LSB中的反應路徑導致固態硫化鋰(Li2S6)和液態多硫化鋰(LiPS)的積累,從而導致活性物質從硫陰極(帶正電的電極)中流失并腐蝕鋰陽極(帶負電的電極)。為了延長電池壽命,科學家一直在尋找能夠在使用過程中有效逆轉這種降解的催化劑。


韓國光州技術學院(GIST)的科學家在ChemSusChem發表的一項新研究中報告了他們在這一努力中取得的突破。“在尋找用于LSB的新型電催化劑時,我們回想起先前使用草酸鈷(CoC2O4)進行的研究,在該研究中,我們發現在電解過程中帶負電的離子很容易吸附在該材料的表面。假設CoC2O4在LSB中也表現出與硫類似的行為,”負責這項研究的GIST的JaeyoungLee教授解釋說。


為了檢驗他們的假設,科學家通過在硫陰極上添加一層CoC2O4來構建LSB。


當然,觀察和分析表明,CoC2O4的吸附硫能力使Li2S6和LiPS還原和解離。此外,它通過將LiPS吸附在電解質表面上來抑制LiPS向電解質中的擴散,防止其到達鋰陽極并觸發自放電反應。這些動作共同提高了硫的利用率并減少了陽極退化,從而提高了電池的壽命,性能和儲能能力。

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根據這些發現,Lee教授設想了一個由LSB控制的電子未來,而LIB無法實現。他說:“除大型儲能裝置外,輕型商用車還可以實現無人飛機,電動公共汽車,卡車和機車等高效電力運輸。”“我們希望我們的發現可以使LSB為此目的更接近商業化一步。”


也許,鋰硫電池為世界供電只是時間問題。


關于光州科技學院(GIST)


光州科技學院(GIST)是一所研究型大學,位于韓國光州。它成立于1993年,是韓國最負盛名的學校之一。該大學旨在創造一個強大的研究環境,以推動科學技術的進步,并促進國內外研究計劃之間的合作。該大學以“未來科學技術的杰出創造者”為座右銘,一直是韓國大學排名最高的大學之一。


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LeeJaeyoungLee博士于2001年在德國MPG和Fu柏林的Fritz-Haber研究所獲得物理電化學博士學位,他是2007年諾貝爾獎獲得者GerhardErtl博士。他現在是地球科學與環境工程學院的教授,韓國光州科技學院(EIST)的電化學和催化Ertl中心副主任。他對各種能源和環境領域的電催化劑的設計,合成和應用感興趣。


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