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丰田研发新型纳米硫阴极材料 提升锂电池充放电效率

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时间:1900/1/1 0:00:00

最近,丰田北方新锂电池研究所(TRINA)的研究团队开发了一种纳米硫阴极材料,该材料采用松露状结构,包括嵌入中空碳纳米球中的硫颗粒和密封柔性层压(LBL)纳米膜的碳导体。

TRINA在英国皇家化学学会的《能源与环境科学》杂志上发表了一篇论文。在论文中,研究人员指出,新型纳米硫阴极材料(最终硫负载的65%)可以以2C的高速率工作(1C相当于1小时的完全充电或放电),可以完成500多次充电和放电循环,库仑效率(即充电和放电效率)几乎为100%。

在整个化学反应过程中,由于叠层的纳米膜碳导体可以自组装,根据纳米硫阴极材料的表面特性形成有序的超分子结构将受到很大影响。任何具有粘合能力并能与溶剂反应的材料(离子或氢键)都可以通过堆叠转化为多分子层结构。上述结果表明,这种新型纳米硫阴极材料将成为未来其他低电导率电池阴极的理想解决方案。

纳米硫正极材料可以带来高达1672mA/g的理论容量,这对下一代电池非常有吸引力。然而,在实际应用中,充电和放电过程中高电阻、低负载活性物质和电解质中多硫化物分解的问题仍然带来巨大挑战,这将导致库仑效率降低、电池容量损失加速和自放电现象。

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此前,许多研究小组一直在探索使用聚合物电解质、纳米涂层和纳米薄膜来防止多硫化物的分解,从而提高锂硫电池的性能。经过多次实验,TRINA的研究人员发现,尽管聚合物基电解质可以用来防止多硫化物的分解,但其电导率明显低于普通液体基电解质,这使得更难实现有效的放电速率。

当聚合物用于复合材料或纳米涂层时,硫阴极的循环特性得到了改善。此外,该聚合物可以为硫阴极提供弹性框架,以在充电和放电之间自由调节其容量。同时,TRINA研究团队在锂电池纳米硫正极材料中采用的全新结构也可以抑制中间多硫化物的分解,减少碳导体的产生。最近,丰田北方新锂电池研究所(TRINA)的研究团队开发了一种纳米硫阴极材料,该材料采用松露状结构,包括嵌入中空碳纳米球中的硫颗粒和密封柔性层压(LBL)纳米膜的碳导体。

TRINA在英国皇家化学学会的《能源与环境科学》杂志上发表了一篇论文。在论文中,研究人员指出,新型纳米硫阴极材料(最终硫负载的65%)可以以2C的高速率工作(1C相当于1小时的完全充电或放电),可以完成500多次充电和放电循环,库仑效率(即充电和放电效率)几乎为100%。

在整个化学反应过程中,由于叠层的纳米膜碳导体可以自组装,根据纳米硫阴极材料的表面特性形成有序的超分子结构将受到很大影响。任何具有粘合能力并能与溶剂反应的材料(离子或氢键)都可以通过堆叠转化为多分子层结构。上述结果表明,这种新型纳米硫阴极材料将成为未来其他低电导率电池阴极的理想解决方案。

纳米硫正极材料可以带来高达1672mA/g的理论容量,这对下一代电池非常有吸引力。然而,在实际应用中,充电和放电过程中高电阻、低负载活性物质和电解质中多硫化物分解的问题仍然带来巨大挑战,这将导致库仑效率降低、电池容量损失加速和自放电现象。

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此前,许多研究小组一直在探索使用聚合物电解质、纳米涂层和纳米薄膜来防止多硫化物的分解,从而提高锂硫电池的性能。经过多次实验,TRINA的研究人员发现,尽管聚合物基电解质可以用来防止多硫化物的分解,但其电导率明显低于普通液体基电解质,这使得更难实现有效的放电速率。

当聚合物用于复合材料或纳米涂层时,硫阴极的循环特性得到了改善。此外,该聚合物可以为硫阴极提供弹性框架,以在充电和放电之间自由调节其容量。同时,TRINA研究团队在锂电池纳米硫正极材料中采用的全新结构也可以抑制中间多硫化物的分解,减少碳导体的产生。

标签:丰田发现

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