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理化所高性能锂硫电池研究取得重要进展

信息来源:中国科学院北京分院    发布日期:2016-03-14   

    3D S@ PGC复合物形貌和元素分布:(a~c)为在不同放大倍数下的SEM图片,(d~f)为TEM图片及对应形貌中C和S的分布

  作为锂离子电池的正极材料,硫的高理论容量(1675 mAh g−1)引起了人们的极大关注。但是,硫具有不导电、中间产物聚硫锂溶于电解质、体积膨胀严重等缺点,这些问题使得锂硫电池的大规模应用面临诸多挑战,包括安全性、倍率性能和循环稳定性等。

  为了克服这些问题,中科院理化所功能高分子材料研究中心发展了一种在三维多孔碳(3D PGC)结构中原位制备并负载硫的新方法,硫在保持纳米分散的前题下,负载量达到90%,创造了硫的最高负载量纪录,电极初始比容量高达1382 mAh g-1;硫的原位负载还形成碳硫键,显著地提高了电极材料的充放电循环稳定性,经过1000次循环后,平均每次循环的容量衰减仅为0.039%,达到了当前的最高循环稳定性。因此,这一材料在提高硫的负载及利用效率的同时,还提高了电极材料3D S@PGC的充放电循环稳定性,为新一代锂离子电池电极材料的设计开拓了新思路。

  相关研究结果发表在国际顶级期刊《自然通讯》上(Nature Communications 2016, 7, 10601)。随后,国际著名碳材料学家Rodney Ruoff教授和中科大季恒星教授在《物理化学学报》杂志上撰写亮点文章(Acta Phys. Chim. Sin. 2016, 32, 797),对以上研究成果的创新性进行了评价。

  本研究工作得到中国科学院“百人计划”和国家自然科学基金的大力支持。

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(理化所供稿)  

 

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