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电动汽车能否使用新型锂硫电池来获得更大的续航里程?

放大字体  缩小字体 发布日期:2021-10-28
 

研究人员解决了使用混合材料生产未来电池设备时出现的一个长期存在的问题。

未来电池的发展向更高的能量密度、更快的充电速度推进,科学家们为了这两个目标努力了一段时间,开发了一些设备。然而,实现这两个目标可能意味着放弃目前商业上使用最多的传统锂离子电池设计。

为此,日本研究员们开发了一种新型锂硫电池设计,或许可以解决这种新型电池带来的一些常见问题。到目前为止,常见问题是商业化应用的主要障碍。

冲绳科学技术大学研究生院(Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University)的一组研究团队开发了一种混合材料,可以降低中间产品在电池生产过程中溶解的可能性,尽管锂硫电池比典型的锂离子电池具有明显的优势,却阻碍了锂硫电池广泛使用。

冲绳科学技术大学研究生院教授、项目研究员之一Hui Zhang教授指出锂硫电池相较于已使用于电动汽车应用的锂离子电池明显可以存储更多能量。

Zhang教授在新闻声明中解释:“使用锂离子电池的电动汽车在充满电平均可以行驶300公里。随着锂硫电池提供更高储能能力,电动汽车的续航能力或许可以扩展到500公里。”

溶解物质之谜

在锂硫电池的制造过程中,硫与锂的反应分为两个阶段。第一个阶段,反应的产物是多硫化锂,可以很容易溶解成多硫化物。如果这一现象发生,多硫化物会损害电池的性能,大大缩短电池的寿命。

因此,为了制造出最优性能的锂硫电池,多硫化锂需要尽快转化成二硫化锂(Li2S2)或硫化锂(Li2S)。

为了使多硫化锂尽快转化成二硫化锂或硫化锂,研究人员使用低成本混合物将两种不同材料二氧化钛(TiO2)与氮化钛(TiN)混合,二氧化钛可以吸收不需要的多硫化物,氮化钛可以加速反应过程并降低问题发生的可能性。研究人员发现这种混合物可以提高电池性能。

由于研究人员使用的材料十分敏感,所以他们在纳米尺度上工作,以最大限度地提高电池效率。他们发现10纳米的氮化钛和5纳米的二氧化钛可以制造出最有效的混合物。

通过研究人员对新研发电池的超过200次循环测试,他们发现新研发电池比商用锂离子电池充电时间更短,充电间隔更长,电池寿命更长。

该研究团队在《Nature Communications》上发表一片论文,计划继续进行试验,优化材料,提高锂硫电池的性能。

 

中国化学与物理电源行业协会 杨柳翻译

2021.10.21

 
关于我们:中国化学与物理电源行业协会(China Industrial Association of Power Sources,缩写:CIAPS) 是由电池行业企(事)业单位自愿组成的全国性、行业性、非营利性的社会组织。协会成立于1989年12月,现有530多家会员单位,下设碱性蓄电池与新型化学电源分会、酸性蓄电池分会、锂电池分会、太阳能光伏分会、干电池工作委员会、电源配件分会、移动电源分会、储能应用分会、动力电池应用分会和电池隔膜分会等十个分支机构。
本会专业范围包括:铅酸蓄电池、镉镍蓄电池、氢镍蓄电池、锌锰碱锰电池、锂一次电池、锂离子电池、太阳电池、燃料电池、锌银电池、热电池、超级电容器、温差发电器及其他各种新型电池、电池系统解决方案,以及各类电池用原材料、零配件、生产设备、测试仪器和电池管理系统等。

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