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青島能源所在硫化物全固態(tài)電池領域取得重大突破

2024-09-05 11:54:49 來源：信網

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簡介：近日，中國科學院青島生物能源與過程研究所取得重要突破，其在硫化物全固態(tài)電池領域的研究取得了顯著的進展。該所成功研發(fā)出一種新型的硫化鋰正極材料，這種材料被應用于全固態(tài)鋰硫電池中，其能量密度超過了600瓦時/千克。這一成果不僅比目前已商業(yè)化的鋰離子電池的能量密度高出一倍以上，而且由于不使用稀有金屬，使得電池的制造成本也得到了顯著降低。

近日，中國科學院青島生物能源與過程研究所取得重要突破，其在硫化物全固態(tài)電池領域的研究取得了顯著的進展。該所成功研發(fā)出一種新型的硫化鋰正極材料，這種材料被應用于全固態(tài)鋰硫電池中，其能量密度超過了600瓦時/千克。這一成果不僅比目前已商業(yè)化的鋰離子電池的能量密度高出一倍以上，而且由于不使用稀有金屬，使得電池的制造成本也得到了顯著降低。傳統的鋰離子電池依賴于昂貴的鈷和鋰資源，并且需要使用稀有的金屬作為正極材料。然而，這種依賴性限制了其在大規(guī)模應用中的推廣。中國科學院青島生物能源與過程研究所的新研究成果表明，通過使用非稀有的硫化物作為正極材料，可以大大降低電池制造成本，同時提高電池的能量密度。這項研究成果被發(fā)表在了國際學術期刊《Small》上。

硫化物全固態(tài)電池是一種理想的儲能設備，具有高能量密度、長循環(huán)壽命和低自放電率等優(yōu)點。然而，其開發(fā)過程中一直面臨著技術難題，如正極材料的容量和穩(wěn)定性等問題。中國科學院青島生物能源與過程研究所通過自主研發(fā)，成功解決了這些問題，為硫化物全固態(tài)電池的發(fā)展奠定了堅實基礎。

該成果由青島能源所研究員武建飛帶領的先進儲能材料與技術研究組完成。據介紹，硫化物全固態(tài)電池具有高能量密度、快速充放電、低溫性能優(yōu)異以及高安全性、長壽命等優(yōu)點，能解決液態(tài)鋰電池能量密度低、易燃易爆等一系列問題，在電動汽車等領域具有極高的商業(yè)價值及廣泛的市場前景。武建飛團隊利用銅離子、碘離子共摻雜策略，提高了硫化鋰正極的導電性及反應活性，從而顯著提高了電池的容量、倍率及循環(huán)性能。在室溫條件下，經過改性的硫化鋰正極在低倍率下放電容量是原始材料的6.65倍。即使在高倍率下充放電，電池的容量也能保持得很好，顯示出了優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。

此外，針對液態(tài)鋰硫電池中存在的“穿梭效應”，即在充放電過程中，溶解在電解液中的硫化鋰在正負極之間來回遷移影響電池使用的情況，該研究實現了有效解決，讓電池同步保持高能量密度和長循環(huán)壽命，為邁向大規(guī)模應用奠定基礎。

這次研究成果的發(fā)布，無疑將進一步推動硫化物全固態(tài)電池的研究和應用。隨著新能源汽車、智能電網等領域對儲能設備的需求越來越大，高能量密度的全固態(tài)電池將成為市場的重要選擇。而中國科學院青島生物能源與過程研究所在這方面的突破，也將為中國乃至全球的能源科技發(fā)展做出重要貢獻。