Folded or cut, this lithium-sulfur battery keeps going
這種硫化鋰鐵電池軟包電池可以折疊(上圖)或切割(下圖)並仍然提供電力。圖片來源:改編自 ACS Energy Letters 2024,DOI:10.1021/acsenergylett.4c01907

大多數為玩具、手持式吸塵器和電動自行車等便攜式設備供電的可充電電池都採用鋰離子技術。但這些電池的使用壽命很短,損壞後可能會起火。

為了解決穩定性和安全性問題,研究人員報告在ACS 能源快報設計了一種鋰硫(Li-S)電池,其特點是改良了鐵硫化物 一款原型機在 300 次以上仍保持高度穩定,另一個即使在折疊或切割後也能提供電力。

硫磺被建議作為材料因為它的成本低,並且比鋰金屬氧化物和傳統離子基版本中使用的其他材料具有儲存更多能量的潛力。為了使鋰硫電池在高溫下保持穩定,研究人員先前提出使用碳酸鹽電解質來分隔兩個電極(硫化鐵正極和含鋰金屬的負極)。

然而,當陰極中的硫化物溶解到電解質中時,它會形成不可滲透的沉澱物,導致電池迅速失去容量。Liping Wang 和同事想知道是否可以在陰極和電解質之間添加一層,以減少這種腐蝕,而不降低功能和可充電性。

團隊在不同的聚合物中塗覆硫化鐵陰極,並在最初的電化學性能測試中發現,聚丙烯酸(PAA)表現最好,在300次充放電循環後仍保持電極的放電容量。

接下來,研究人員將 PAA 塗層的硫化鐵陰極納入原型電池設計中,其中還包括碳酸鹽基電解質、作為離子源的鋰金屬箔和石墨基陽極。他們生產並測試了軟包電池和紐扣電池原型。

經過 100 多次充放電循環後,Wang 及其同事觀察到軟包電池的容量沒有明顯衰減。額外的實驗表明,軟包電池在折疊並切成兩半後仍然可以工作。紐扣電池在 300 次充放電循環後仍保留 72% 的容量。

接下來,他們將聚合物塗層應用於其他金屬製成的陰極,製造出鋰鉬和鋰釩電池。這些細胞也具有穩定的超過300次充放電循環。王的團隊表示,總體而言,結果表明,塗層陰極不僅可以生產更安全、壽命長的鋰硫電池,而且可以與其他金屬硫化物一起生產高效電池。

更多資訊:用於穩定循環和高安全性過渡金屬硫化物鋰電池的螯合型黏合劑,ACS 能源快報(2024)。DOI:10.1021/acsenergylett.4c01907。pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.4c01907引文

:研究人員設計出一種無論折疊或切割都能持續運作的鋰硫電池(2024 年 9 月 13 日)檢索日期:2024 年 9 月 13 日來自 https://techxplore.com/news/2024-09-lithium-sulfur-battery.html

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