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理化所:在高性能鋰硫電池研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1547次  |  2018年05月14日  

  作為鋰離子電池的正極材料,硫的高理論容量(1675mAhg?1)引起了人們的極大關(guān)注。但是,硫具有不導(dǎo)電、中間產(chǎn)物聚硫鋰溶于電解質(zhì)、體積膨脹嚴(yán)重等缺點(diǎn),這些問(wèn)題使得鋰硫電池的大規(guī)模應(yīng)用面臨諸多挑戰(zhàn),包括安全性、倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性等。


  為了克服這些問(wèn)題,中科院理化所功能高分子材料研究中心發(fā)展了一種在三維多孔碳(3DPGC)結(jié)構(gòu)中原位制備并負(fù)載硫的新方法,硫在保持納米分散的前題下,負(fù)載量達(dá)到90%,創(chuàng)造了硫的最高負(fù)載量紀(jì)錄,電極初始比容量高達(dá)1382mAhg-1;硫的原位負(fù)載還形成碳硫鍵,顯著地提高了電極材料的充放電循環(huán)穩(wěn)定性,經(jīng)過(guò)1000次循環(huán)后,平均每次循環(huán)的容量衰減僅為0.039%,達(dá)到了當(dāng)前的最高循環(huán)穩(wěn)定性。因此,這一材料在提高硫的負(fù)載及利用效率的同時(shí),還提高了電極材料3DS@PGC的充放電循環(huán)穩(wěn)定性,為新一代鋰離子電池電極材料的設(shè)計(jì)開(kāi)拓了新思路。


  相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)期刊《自然通訊》上(NatureCommunications2016,7,10601)。隨后,國(guó)際著名碳材料學(xué)家RodneyRuoff教授和中科大季恒星教授在《物理化學(xué)學(xué)報(bào)》雜志上撰寫(xiě)亮點(diǎn)文章(ActaPhys.Chim.Sin.2016,32,797),對(duì)以上研究成果的創(chuàng)新性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。


  本研究工作得到中國(guó)科學(xué)院“百人計(jì)劃”和國(guó)家自然科學(xué)基金的大力支持。


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