新氧化还原介质提高锂硫电池的迟缓反应动力学

锂硫电池持有大量的潜在的下一代能源存储设备由于其超高的理论能量密度。

但实际能量密度的锂硫电池似乎是遥远的从理论价值由于严重的限制阴极由于缓慢的硫氧化还原(氧化还原)反应的动力学。

研究小组进行了氧化还原中介策略,高效和驱动器锂硫电池走向实际应用。

研究小组的报告他们的发现纳米研究日报》6月21日^圣,2022年。

目前,锂电池从便携式电子设备广泛用于应用程序不同,和电动汽车对电网储能系统。在几个锂电池,锂离子电池是最受欢迎的。

但是锂离子电池正接近他们的理论能量密度限制,不能模仿高能量密度的能源存储设备的需求。

锂硫电池,以及它们的超高2600 Wh公斤的理论能量密度⁻¹,获得巨大的吸引力可能会替代锂离子电池

除了他们的高能量密度的潜力,利用硫作为负极的活性物质似乎便宜,环保,自然丰富。

但有一个相当大的障碍要克服。锂硫电池的高理论能量密度发生的硫锂阳极和阴极之间的反应。

时的放电过程,当化学能转换成电能,溶解成多硫化锂硫和进一步固体硫化锂。

然而,这个转换过程发生时,动力学,或化学反应的速率,非常缓慢。迟缓的行动将进一步引发下的实际工作条件。

解决动力学缓慢的挑战,科学家们已经开发出了一系列的促进剂,以提高电池的反应。这样的倡导者往往作为主机或夹层材料在锂硫电池硫,旨在鼓励动力学的电池。欧洲杯足球竞彩

但即使这些启动子的帮助下,电池的性能缓慢下降由于固体锂硫化物矿床,倾向于积累electrocatalytic活跃的网站。

随着进一步的研究,科学家们已经确定,在鼓励动力学可溶性氧化还原介质是有效的。氧化还原、氧化还原的简称,解释了发生的化学反应。这种氧化还原介质化学减少或进一步氧化锂聚硫化物和再生电极的表面。

科学家已经证明,利用氧化还原介质绝对是一个有效的机制来应对疲软的动力学出现在硬币电池。此外,硬币的细胞,细胞也被称为按钮,紧凑,平电池,发现他们的应用程序在车钥匙等小设备,助听器,或者医疗植入物。

接下来需要的是一个氧化还原介质在囊细胞锂电池,可以生产,利用高功率应用中,如汽车和军事应用。

研究小组认为有必要开发一种先进的氧化还原介质,是理想的实际工作锂硫囊细胞紧迫。因此,研究小组开发了一种氧化还原中介的帮助下一个有机分子称为5,7日,12日,14-pentacenetetrone或PT。这有助于鼓励硫氧化还原动力学在高能量密度锂硫囊细胞。

具体地说,工党氧化还原介质提供了化学绕过减少多硫化锂锂硫化物,从而减少反应阻力和提高沉积能力。

李Bo-Quan学术研究员,北京理工

研究小组的工作提供了一个有效的聚硫还原氧化还原介质快速动力学和确认潜在的复杂的氧化还原介质在实际中的应用高能量密度锂硫电池。

展望未来,下一步将是开发高度先进的全程监管的阴极氧化还原介质硫氧化还原动力学。等先进调解员的帮助下,金属锂阳极保护,通过电解液设计或启动锂主机。

最终目标是实现高能量密度、长周期锂硫电池的低成本和高安全性。锂硫电池的潜在的应用可能是飞行器和航天器。

李Bo-Quan学术研究员,北京理工

研究团队的研究的作者包括严琦Peng孟赵,Zi-Xian Chen钱Cheng Yiran Liu Bo-Quan Li和黄Jia-Qi从北京理工学院;和李Xi-Yao Yun-Wei歌,清华大学。

国家重点支持的研究一直是经济研究和发展项目,北京自然科学基金,中国的自然科学基础,山西省科技重点项目,北京理工青年学者研究基金项目。欧洲杯线上买球

期刊引用:

彭,Y.-Q等。(2022)提高硫氧化还原动力学pentacenetetrone氧化还原中介的高能量密度锂硫电池。纳米研究。doi.org/10.1007/s12274 - 022 - 4584 - z。

来源:http://www.tup.tsinghua.edu.cn/