GS YUASA解明鋰硫電池的高能量密度化機制

 

刊登日期:2022/4/25
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日本GS YUASA致力於鋰硫電池(LiS)的實用化,且為了實現硫黃的固相反應,與關西大學積極推動微多孔碳、高濃度電解液的利用,以及在正極表面形成伸乙烯基碳酸酯(Vinylene Carbonate)被膜等研究開發,並利用中間相碳(Mesocarbon)硫黃複合正極與含有伸乙烯基碳酸酯的電解液,成功地開發出具有高容量維持率之鋰硫電池。

然而中間相碳硫黃複合正極的反應機制尚不明確,因此研究團隊利用光譜法進行了充放電前後之構造變化評估。實驗中採用了中間相碳與硫黃質量比35:65混合之中間相碳硫黃複合正極、鋰金屬負極,以及含有伸乙烯基碳酸酯的電解液構成的鋰硫電池。在初期充電後,透過全電子產率法(Total Electron Yield),確認正極粒子表面形成了伸乙烯基碳酸酯被膜,且在正極粒子整體存在了氧與鋰。

由於鋰與氧的領域重疊存在,充放電時生成的伸乙烯基碳酸酯被膜抑制了硫黃的溶出,進而實現了固相反應。研究團隊推測,由於被膜發揮了做為往硫黃之離子傳導路徑的機能性,進而實現中間相碳硫黃複合正極的高充放電特性。透過此次對原理的解明,將可望促進輕量且高容量之新鋰硫電池的商業化發展。


資料來源: 化學工業日報 / 材料世界網編譯
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