鉅大LARGE | 點擊量:730次 | 2021年12月09日
美國科學(xué)家將木質(zhì)素磺酸鹽作為鋰硫電池電極 新增電池使用壽命
研究小組計劃擴(kuò)大原型,以提高放電率和電池的循環(huán)壽命。這種新電池可以為更大型的數(shù)據(jù)中心供應(yīng)動力,并為微電網(wǎng)和傳統(tǒng)電網(wǎng)供應(yīng)更低成本的選擇。
鋰硫電池的能量密度至少是其競爭對手鋰離子電池的兩倍。因此,科學(xué)家們對開發(fā)可充電的鋰硫電池非常感興趣。造紙工業(yè)有一個共同的副產(chǎn)品:木質(zhì)素磺酸鹽。倫斯勒理工學(xué)院(RPI)的研究人員使用木質(zhì)素磺酸鹽作為鋰硫電池低成本電極材料。該研究小組發(fā)明了一種用于手表的鋰硫電池原型,他們將在下一階段擴(kuò)大原型。隨著溫度升高,硫與碳結(jié)合,硫具有很高的導(dǎo)電性。因此,這種新的電池技術(shù)是非常值得期待的。
可充電電池重要包括兩個電極、放置在兩個電極之間的液體電解質(zhì)和一個分離器。鋰硫電池的陰極由硫碳基質(zhì)構(gòu)成,其陽極由鋰金屬氧化物組成。
科學(xué)家已經(jīng)使用不同形式的碳(例如納米管和復(fù)雜的碳泡沫)來穩(wěn)定在一個固定的地方的硫。然而,結(jié)果并不令人滿意。這是一個巨大的困難,硫很容易溶解到電池的電解液中。因此,兩個電極在僅僅幾個周期之后就會惡化。
來自倫斯勒理工學(xué)院(RPI)的研究小組發(fā)現(xiàn)了一種簡單的方法,可以從單一的原材料中制造出最佳的硫基陰極。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
首先,研究人員將干燥重要的紙副產(chǎn)品木質(zhì)素磺酸鹽。然后,他們將它放入一個石英管爐內(nèi),爐內(nèi)將被加熱到約700攝氏度。極端熱量會除去大部分硫氣,同時保留一些聚硫化物(硫原子鏈),他們的目的是將聚硫化物深深地嵌在活性炭基質(zhì)中。
科學(xué)家們會重復(fù)加熱過程,直到適量的硫被嵌入碳基質(zhì)中。碳基質(zhì)防止嵌入的硫溶解到電池的電解液中。然后團(tuán)隊將研磨材料并將其與惰性聚合物粘合劑混合,以便將陰極涂覆在鋁箔上。
目前鋰硫電池是用于手表的,它可以持續(xù)大約200個周期。研究小組計劃擴(kuò)大原型,以提高放電率和電池的循環(huán)壽命。這種新電池可以為更大型的數(shù)據(jù)中心供應(yīng)動力,并為微電網(wǎng)和傳統(tǒng)電網(wǎng)供應(yīng)更低成本的選擇。