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科技日報記者 王健高?實習(xí)記者?宋迎迎 通訊員 劉佳 張源
9月26日，記者從中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所獲悉，該所武建飛研究員率領(lǐng)的先進(jìn)儲能材料與技術(shù)研究組在鋰硫電池領(lǐng)域進(jìn)行了一系列的科學(xué)探索并取得新進(jìn)展，相關(guān)研究近期發(fā)表在《應(yīng)用材料與界面》期刊上。
鋰硫電池因其較高的理論容量（1675mAh·g-1）和能量密度，被認(rèn)為是增加電動汽車?yán)m(xù)航里程的有效策略之一。然而，硫正極電子導(dǎo)電性差、體積變化劇烈以及多硫化鋰的穿梭效應(yīng)等缺點(diǎn)，嚴(yán)重阻礙了鋰硫電池的性能。因此，開發(fā)和制備新型硫正極材料將會是實現(xiàn)高效儲能鋰硫電池的有效途徑之一。
武建飛介紹，研究組在前期研究的基礎(chǔ)上，成功開發(fā)出具有高比表面和多級孔結(jié)構(gòu)的活性炭（AC）載體，并通過硒（Se）和碲（Te）取代部分硫（S）的新型正極材料。該新型正極還具備容量高、導(dǎo)電性強(qiáng)、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在醚類和酯類電解液中都能表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。
在Raman光譜、XRD和XPS譜圖中出現(xiàn)了有別于硫、硒、碲單一組分的新的特征峰，HRTEM圖中也出現(xiàn)了基于S-Se-Te的晶格條紋，表明該正極材料并非硫、硒、碲三種組分簡單的物理混合，而是彼此鍵合形成一種新型的三元化合物。該SST/AC復(fù)合電極在醚類和酯類電解液中都表現(xiàn)出優(yōu)于單一硫的電化學(xué)性能。在酯類電解液中，電池在0.5 C電流密度下循環(huán)300圈后仍能保持1024.9 mAh·g-1的高比容量，且在酯類和醚類電解液中容量保持率都能達(dá)到70%以上，表現(xiàn)出良好的兼容性。此外，硫、硒、碲的三元協(xié)同效應(yīng)可有效提升材料的導(dǎo)電性能，顯著降低電荷傳輸能壘，從而減小了充放電過程中的電化學(xué)極化，改善了材料的庫倫效率和循環(huán)性能。
武建飛表示，通過硫族元素改良硫正極，解決鋰硫電池中硫正極本征缺陷的問題，且在醚類和酯類電解液中均有良好的兼容性，為硫族元素在鋰硫電池中的研究和應(yīng)用，提供了新思路。
S-Se-Te三元復(fù)合正極材料物相形貌表征及電化學(xué)性能。（楊澤文 張源/圖）
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