韩国开发锂硫电池 能量密度是锂电池2倍

日前，韩国南洋大学的一个研发团队宣布，他们成功开发了一种新型锂硫电池。与目前已经商业化的锂离子电池相比，两者具有相同的充放电循环性能，同时其能量密度可以达到锂离子电池的两倍以上。研发团队是由韩国和意大利共同组建的多元化研究团队。在上述高可靠性的锂硫电池中，研发人员采用了高度可逆的双峰硫阴极（双峰硫阳极指固体硫电极和硫化物电解质）和锂获得的硅/氧化硅纳米阳极。

锂硫电池研究团队的研究成果发表在美国化学学会的《纳米快报》杂志上。在本文中，研究人员详细介绍了锂硫电池的一系列财产，包括相当高的能量密度、优异的充放电效率和优良的充放电循环寿命。同时，当电池充放电500次，容量达到原始容量的85%时，电池仍能达到750毫安时/克-1000毫安时/。正是因为新的阳极设计和优化的阴极结构，新型锂硫电池才实现了上述先进性能。

由于锂硫电池使用的硫含量高、成本低，锂硫电池的理论容量密度可达1675 mAh/g（约2500 Wh/kg），因此锂硫电池很可能成为下一代电池应用技术。此外，锂硫电池的应用还存在许多众所周知的困难和挑战，包括活性材料在锂硫电池中的利用率低。此外，当锂硫电池工作时，可溶性硫化锂也可能降低硫电极的稳定性。

来自研究小组的Lee，文章中说：“目前，硫电极的优化设计已经取得了一致的进展，其中硫浸出过程可以通过使用导电碳基体、金属有机框架和适当的电解质来实现。目前，许多研究机构已经报告说，在锂硫电池中添加硫化锂可以有效提高充放电循环性能以及锂硫电池的能量密度。

关于上述锂硫电池的另一个关键问题是该电池使用锂金属阳极。众所周知，锂金属阳极存在一些关键问题，包括锂硫电池在运行过程中锂金属阳极与有机电解质发生化学反应，这将大大降低电池的循环效率，也会造成安全问题。除上述内容外，锂硫电池还将使用硫阴极。当电池工作时，锂金属会与硫化锂反应，在锂金属表面形成一层Li2S不溶性物质，这将直接导致锂金属的消耗损失，最终大大降低电池的循环性能。

合金阳极材料替代锂阳极

为了进一步解决锂硫电池中锂金属阳极导致锂金属过量的问题，一个研究小组最近用合金阳极材料取代了锂金属阳极。其中，锂金属阳极经常被用作电池的结构部件材料，以确保电池的循环寿命，而锂金属阳极带来的锂金属过量问题将进一步降低电池的能量密度，甚至影响电池的安全性能。尽管大量研究结果表明，在锂硫电池中采用硫阴极可以有效保证电池的循环寿命和能量密度，但合金阳极在实际锂硫电池应用市场中的应用仍需进一步研究和决策。"

为了解决上述问题，课题组的研究人员设计了一种具有双峰硫阴极和锂获得的硅/氧化硅纳米阳极的锂硫电池，锂硫电池还采用了优化的液体电解质。

上述锂硫电池的硫阴极采用由活性碳-硫复合材料组成的气体扩散层电极，但不采用Li2S8阴极的溶液。上述锂硫电池的最大能量密度……

达到1300mAh/g，同时，电池的单位能量密度需要消耗1.2mg的硫，其中约0.2mg的固体硫消耗在电池的阴极上，另外1.024mg的硫溶解在80微升的多硫化锂电解质中。

在C/3的工作速度下，锂硫电池的阴极能量密度可以达到1000mAh/g。。电池的整体工作效率在第一个工作循环中可以达到99.3%，即使经过100多个循环，整体工作效率仍然可以超过99%。

锂硫电池锂化得到的硅/氧化硅纳米阳极具有非常高的循环工作稳定性，电池循环100多次后，其能量密度仍可达到800mAh/g，循环工作效率甚至可达100%。

根据上述研究结果，当平均工作电压保持在1.8伏时，新型锂硫电池可以实现750mAh/g的平均能量密度，这对应于约497Wh/kg的能量密度。

上述锂硫电池研究小组的研究员Lee表示：“通过上述研究，我们相信锂硫电池将促进这种电池的实际应用。其中，锂硫电池可能会应用于一些新兴市场，包括便携式设备、电动汽车和用于可再生能源的大型储能系统。 “日前，韩国南洋大学的一个研发团队宣布，他们成功开发了一种新型锂硫电池。与目前已经商业化的锂离子电池相比，两者具有相同的充放电循环性能，同时其能量密度可以达到锂的两倍以上-离子电池。研发团队是由韩国和意大利共同组建的多元化研究团队。在上述高可靠性的锂硫电池中，研发人员采用了高度可逆的双峰硫阴极（双峰硫阳极指固体硫电极和硫化物电解质）和锂获得的硅/氧化硅纳米阳极。

锂硫电池研究团队的研究成果发表在美国化学学会的《纳米快报》杂志上。在本文中，研究人员详细介绍了锂硫电池的一系列财产，包括相当高的能量密度、优异的充放电效率和优良的充放电循环寿命。同时，当电池充放电500次，容量达到原始容量的85%时，电池仍能达到750毫安时/克-1000毫安时/。正是因为新的阳极设计和优化的阴极结构，新型锂硫电池才实现了上述先进性能。

由于锂硫电池使用的硫含量高、成本低，锂硫电池的理论容量密度可达1675 mAh/g（约2500 Wh/kg），因此锂硫电池很可能成为下一代电池应用技术。此外，锂硫电池的应用还存在许多众所周知的困难和挑战，包括活性材料在锂硫电池中的利用率低。此外，当锂硫电池工作时，可溶性硫化锂也可能降低硫电极的稳定性。

来自研究小组的Lee，文章中说：“目前，硫电极的优化设计已经取得了一致的进展，其中硫浸出过程可以通过使用导电碳基体、金属有机框架和适当的电解质来实现。目前，许多研究机构已经报告说，在锂硫电池中添加硫化锂可以有效提高充放电循环性能以及锂硫电池的能量密度。

关于上述锂硫电池的另一个关键问题是该电池使用锂金属阳极。众所周知，锂金属阳极存在一些关键问题，包括锂硫电池在运行过程中锂金属阳极与有机电解质发生化学反应，这将大大降低电池的循环效率，也会造成安全问题。除上述内容外，锂硫电池还将使用硫阴极。当电池工作时，锂金属会与硫化锂反应，在锂金属表面形成一层Li2S不溶性物质，这将直接导致锂的消耗损失……

金属，并最终大大降低电池的循环性能。

合金阳极材料替代锂阳极

为了进一步解决锂硫电池中锂金属阳极导致锂金属过量的问题，一个研究小组最近用合金阳极材料取代了锂金属阳极。其中，锂金属阳极经常被用作电池的结构部件材料，以确保电池的循环寿命，而锂金属阳极带来的锂金属过量问题将进一步降低电池的能量密度，甚至影响电池的安全性能。尽管大量研究结果表明，在锂硫电池中采用硫阴极可以有效保证电池的循环寿命和能量密度，但合金阳极在实际锂硫电池应用市场中的应用仍需进一步研究和决策。"

为了解决上述问题，课题组的研究人员设计了一种具有双峰硫阴极和锂获得的硅/氧化硅纳米阳极的锂硫电池，锂硫电池还采用了优化的液体电解质。

上述锂硫电池的硫阴极采用由活性碳-硫复合材料组成的气体扩散层电极，但不采用Li2S8阴极的溶液。上述锂硫电池的最大能量密度可达1300毫安时/克，同时电池的单位能量密度需要消耗1.2毫克硫，其中约0.2毫克固体硫消耗在电池的阴极上，另有1.024毫克硫溶解在80微升的多硫化物锂电解液中。

在C/3的工作速度下，锂硫电池的阴极能量密度可以达到1000mAh/g。。电池的整体工作效率在第一个工作循环中可以达到99.3%，即使经过100多个循环，整体工作效率仍然可以超过99%。

锂硫电池锂化得到的硅/氧化硅纳米阳极具有非常高的循环工作稳定性，电池循环100多次后，其能量密度仍可达到800mAh/g，循环工作效率甚至可达100%。

根据上述研究结果，当平均工作电压保持在1.8伏时，新型锂硫电池可以实现750mAh/g的平均能量密度，这对应于约497Wh/kg的能量密度。

上述锂硫电池研究小组的研究员Lee表示：“通过上述研究，我们相信锂硫电池将促进这种电池的实际应用。其中，锂硫电池可能会应用于一些新兴市场，包括便携式设备、电动汽车和用于可再生能源的大型储能系统。”

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