新的阴极设计显着提高了下一代电池的性能

时间：2022-05-04 08:58:04来源：

具有双端结合位点的大孔宿主设计策略的多合一解决方案。

由Cheong Ying Chan工程与环境教授，机械与航空工程学教授，香港科技大学能源研究所所长赵天寿教授带领的团队，提出了一种新颖的锂-硫（Li-S）电池阴极设计概念。这种有前途的下一代电池的性能。

Li-S电池被认为是智能手机，电动汽车和无人机中常用的锂离子（Li-ion）电池的有吸引力的替代品。它们以高能量密度而著称，而其主要成分硫则含量丰富，轻便，廉价且对环境无害。

Li-S电池可能提供的能量密度超过500 Wh / kg，明显优于锂离子电池达到300 Wh / kg的极限。较高的能量密度意味着，如果使用Li–S电池供电，则由锂离子电池供电的电动汽车的大约400km行驶里程可以大大扩展至600-800km。

尽管全球研究人员已经在Li-S电池上取得了令人兴奋的成果，但实验室研究与工业规模技术的商业化之间仍然存在很大差距。一个关键问题是Li-S电池的多硫化物穿梭效应，会导致活性物质从阴极逐渐泄漏和锂腐蚀，从而导致电池寿命短。其他挑战包括减少电池中的电解质量，同时保持稳定的电池性能。

为了解决这些问题，赵教授的团队与国际研究人员合作提出了一种阴极设计概念，该概念可以实现良好的Li-S电池性能。

高度定向的大孔基质可以均匀地容纳硫，而大量的活性位点嵌入基质内部以紧密吸收多硫化物，从而消除了穿梭效应和锂金属腐蚀。通过提出Li-S电池中硫阴极的设计原则，该联合小组提高了电池的能量密度，并朝着电池工业化迈出了一大步。

赵教授说：“我们仍处于该领域基础研究的中间。”“但是，我们新颖的电极设计理念和相关的性能突破代表了下一代电池的实际使用迈出了一大步，该下一代电池比当今的锂离子电池更强大，寿命更长。”

他们的研究工作最近发表在《自然纳米技术》上。

参考：“通过具有双端结合位点的大孔催化阴极实现的高能长循环锂硫袋式电池”，作者：赵晨，徐桂良，周瑜，张雷成，黄慧辉，莫玉雪，于玉勋任磊，郑雷，孙成军，杨洋，左小兵，李俊陶，孙世刚，阿里山和赵天寿，2020年12月3日，自然纳米技术.DOI：
10.1038 / s41565-020-00829-5

来自香港科技大学的团队成员包括赵教授及其现任博士生赵晨，张雷成和前博士生任育勋（2019年毕业）。其他合作者包括来自美国阿贡国家实验室和斯坦福大学，中国大陆厦门大学以及沙特阿拉伯伊玛目阿卜杜勒拉赫曼·本·费萨尔大学的研究人员。