電動汽車電池新研究,碳納米球可提高充放電循環穩定性

作者:電工吧 日期:2020-07-05 16:30:57 人氣: 欄目:汽車電子

(文章來源:電子工程世界)

目前被廣泛使用的鋰離子電池可以實現265 Wh/kg的能量密度以及185 mAh/g的容量,而鋰硫電池理論上具備2,600 Wh/kg的能量密度以及1,675 mAh/g的容量。換句話說,鋰硫電池的性能比目前的鋰離子電池好10倍,應用前景十分看好,但充放電過程中硫的轉化反應緩慢,導致硫的利用率低、溶解現象嚴重,來自中國科學院大連化學物理研究所(DICP)的劉健教授和吳忠帥教授領導的研究小組最近似乎已經找到了解決方案:碳納米球鋰硫電池正極。

電動汽車電池新研究,碳納米球可提高充放電循環穩定性

此項研究4月16日發表在能源材料領域國際頂級期刊Advanced Energy Materials(先進能源材料)之上。這些納米球的工作方式類似于電池陰極納米反應器,通過Fe1-xS電催化劑裝飾,可以解決鋰硫電池中多硫化鋰(LiPs)溶解的關鍵問題,要知道多硫化鋰溶解時,電池會失去硫和充放電循環穩定性。

電動汽車電池新研究,碳納米球可提高充放電循環穩定性

這些納米球孔隙率高,可吸附高達75%的高硫負荷,從而避免多硫化鋰的溶解。根據研究人員的說法,在0.5 C的電流密度下經過200個充放電循環后納米球的容量仍保持穩定,從初始值 1070mAh/g幾乎沒有衰減。值得一提的是,電動汽車可能面臨更大的電流密度,快充時可以達到4C。如果科學家們能夠證明這些碳納米球能夠抵抗如此高的電流密度,那么由此制成的鋰硫電池可能會比目前電動汽車電池提供的續航里程高10倍,或者折中選擇電池尺寸少一半,但獲得5倍續航里程。

除此之外,鋰硫電池還有一個不可低估的成本優勢。鋰硫電池所使用的材料要比鋰離子電池便宜得多,而且硫在自然界中非常豐富,因此,價格方面要比鋰離子電池低得多,有望實現電動汽車普及生命線的100美元/千瓦時成本。

實際上,LFP磷酸鐵鋰電池最近已經有了可喜的發展,但與上述成本線仍有一定距離。隨著電池技術的不斷發展,電動汽車有著光明的未來,只是需要很長的時間才能最終到達。
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