Folded or cut, this lithium-sulfur battery keeps going
这种硫化锂铁电池软包电池可以折叠(上图)或切割(下图)并仍然提供电力。图片来源:改编自 ACS Energy Letters 2024,DOI:10.1021/acsenergylett.4c01907

大多数为玩具、手持式吸尘器和电动自行车等便携式设备供电的可充电电池都采用锂离子技术。但这些电池的使用寿命很短,损坏后可能会起火。

为了解决稳定性和安全性问题,研究人员报告在ACS 能源快报设计了一种锂硫(Li-S)电池,其特点是改进了铁硫化物 一款原型机在 300 次以上仍保持高度稳定,另一个即使在折叠或切割后也能提供电力。

硫磺被建议作为材料因为它的成本低,并且比锂金属氧化物和传统离子基版本中使用的其他材料具有储存更多能量的潜力。为了使锂硫电池在高温下保持稳定,研究人员此前提出使用碳酸盐电解质来分隔两个电极(硫化铁正极和含锂金属的负极)。

然而,当阴极中的硫化物溶解到电解质中时,它会形成不可渗透的沉淀物,导致电池迅速失去容量。Liping Wang 和同事想知道是否可以在阴极和电解质之间添加一层,以减少这种腐蚀,而不降低功能和可充电性。

该团队在不同的聚合物中涂覆硫化铁阴极,并在最初的电化学性能测试中发现,聚丙烯酸(PAA)表现最好,在300次充放电循环后仍保持电极的放电容量。

接下来,研究人员将 PAA 涂层的硫化铁阴极纳入原型电池设计中,其中还包括碳酸盐基电解质、作为离子源的锂金属箔和石墨基阳极。他们生产并测试了软包电池和纽扣电池原型。

经过 100 多次充放电循环后,Wang 及其同事观察到软包电池的容量没有明显衰减。额外的实验表明,软包电池在折叠并切成两半后仍然可以工作。纽扣电池在 300 次充放电循环后仍保留 72% 的容量。

接下来,他们将聚合物涂层应用于其他金属制成的阴极,制造出锂钼和锂钒电池。这些细胞也具有稳定的超过300次充放电循环。王的团队表示,总体而言,结果表明,涂​​层阴极不仅可以生产更安全、寿命长的锂硫电池,而且可以与其他金属硫化物一起生产高效电池。

更多信息:用于稳定循环和高安全性过渡金属硫化物锂电池的螯合型粘合剂,ACS 能源快报(2024)。DOI:10.1021/acsenergylett.4c01907。pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.4c01907引文

:研究人员设计出一种无论折叠还是切割都能持续工作的锂硫电池(2024 年 9 月 13 日)检索日期:2024 年 9 月 13 日来自 https://techxplore.com/news/2024-09-lithium-sulfur-battery.html

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