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关于高体积和重量能量密度锂硫电池研究进展
2019-04-30
来源：转载自第三方
锂硫电池被视为下一代高能量密度电池体系的理想选择之一，受到全世界科研界和产业界的高度关注，也是未来各国布局的重点研究方向之一。
锂硫电池是锂电池的一种，锂硫电池是以硫元素作为电池正极，金属锂作为负极的一种锂电池。单质硫在地球中储量丰富，具有价格低廉、环境友好等特点。利用硫作为正极材料的锂硫电池，其材料理论比容量和电池理论比能量较高，分别达到1675m Ah/g和 2600Wh/kg，远远高于商业上广泛应用的钴酸锂电池的容量（<150mAh/g）。并且硫是一种对环境友好的元素，对环境基本没有污染，是一种非常有前景的锂电池。
但随着研究的不断深入，锂硫电池也面临日益严峻的挑战。目前存在的主要问题是锂硫电池的体积能量密度较低，导致其在很多重要的市场应用中失去竞争力，同时高电解液用量也成为了其重量能量密度提高的瓶颈。
中国科学院物理研究所／北京凝聚态物理国家研究中心清洁能源重点实验室E01组索鎏敏 (Liumin Suo) 副研究员与美国麻省理工学院李巨（Ju Li）教授和薛伟江 (Weijiang Xue) 博士合作针对目前锂硫电池存在的共性问题——电池器件级别能量密度不高的问题，创新地提出采用高电子和离子电导的嵌入式电极材料Mo6S8取代非活性物质碳构成嵌入-转换型混合电极，使得硫正极在保证高活性物质负载量的条件下(大于10 mg/cm2)，含碳量降低到小于10 wt%，电解液活性物质比大幅度降低到1.2 μL mg-1，电极孔隙率低于55 %。采用此新型混合电极的安时级软包全电池在保证循环寿命的条件下单体能量密度大幅度提升，可以同时实现高的体积能量密度（581 Wh/L）和重量能量密度（366 Wh/kg），为未来开发新型高能量密度的锂硫电池提供了一条全新的解决思路和切实可行的商业化技术方案。
团队表示，未来将继续优化材料制备和软包电池组装工艺，同时结合锂负极和电解液方面新的研究成果，争取早日实现商业化。后续研究中将沿着该思路继续丰富研究体系，同时将着力解决锂硫电池商业化的最后一道障碍——金属锂负极中存在的问题。
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