Forskere udvikler højtydende lithium-svovl-batterier

For nylig, forskningsgrupper ledet af prof. Liu Jian og prof. Wu Zhongshuai fra Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) fra det kinesiske videnskabsakademi har udviklet Fe _1-x S-dekorerede mesoporøse kulstofkugler som nanoreaktor for en lithium-svovl batteri katode. Nanoreaktoren udviste fremragende polysulfidkatalytisk aktivitet og cyklisk stabilitet. Undersøgelsen blev offentliggjort i Avancerede energimaterialer den 16. april.

Lithium-svovl batterier har en høj teoretisk energitæthed på 2600 Wh kg ^-1 og teoretisk kapacitet på 1675 mAh g ^-1 . Imidlertid, svovlens langsomme omdannelsesreaktionsdynamik i op- og afladningsprocessen fører til lav udnyttelsesgrad af svovl og en alvorlig shuttle-effekt. Dette reducerer yderligere kapaciteten og stabiliteten af ​​lithium-svovl-batterier.

Derfor, et rimeligt designet elektrokatalytisk system ville realisere en stabil og effektiv katalytisk omdannelse af polysulfid under høj svovlbelastning, hvilket resulterer i høj cyklisk stabilitet. I den aktuelle undersøgelse, forskerne designet en mesoporøs kulstof nanoreaktor dekoreret med stærkt spredt Fe _1-x S elektrokatalysator nanopartikler (Fe _1-x S-NC), og anvendte den som en lithium-svovl batterikatode til høj katalytisk aktivitet og høj svovlbelastning.

Nanoreaktoren har lav massetæthed, høj porøsitet, og en meget spredt elektrokatalysator, hvilket væsentligt forbedrer adsorption og katalytisk omdannelseskapacitet af polysulfider. Forskerne fandt ud af, at der stort set ikke var noget henfald i Fes kapacitet _1-x S-NC fra en startværdi på 1070 mAh g ^-1 efter 200 cyklusser og under en strømtæthed på 0,5 C.

"Nanoreaktordesignstrategien giver en ny protokol til at bygge genopladelige batterier med høj kapacitet og lang cyklus, " sagde Prof. Liu. "Det vil også åbne en mulighed for design af sikrere Li-metal-batterier med høj energitæthed."