研究人员提高全固态锂硫电池的性能

全固态锂硫电池(ASSLSB)因其高能量密度、高安全性和低成本硫而被认为是最有前途的下一代储能装置之一。

近日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所吴建飞研究员带领的研究人员在ASSLSB的缺陷工程和性能改进方面取得了突破。

他们制备了用作含硫基质的多孔碳纳米管(P-CNT)，形成了用于ASSLSB的基于S@P-CNT的复合阴极。P-CNT充当介体，并在硫、P-CNT和离子导体固态电解质(SSE)Li6PS5Cl之间建立稳定的三相。该研究于8月18日发表在ACSAppliedMaterials&Interfaces上。

通过设计缺陷并增加P-CNT表面的活性位点，硫被均匀地包裹在活化的P-CNT的内外表面。通过优化离子和电子传输网络，可以显着提高ASSLSB中硫阴极的反应活性和稳定性。

研究人员证明，锂离子在P-CNT和SE之间的界面处迁移更容易，有利于ASSLSB的库仑效率和循环稳定性。

基于S@P-CNTs的ASSLSB在电流密度为1.34mAcm-2和硫负载量为1.5mgcm-2时显示出1,099.2mAhg-1的容量，并在1,400个循环中保持了初始容量的70.4%。

课题组研发的SSE即使在-40℃以下也能为电池提供良好的充放电性能。使用该电解液的软包全固态电池(ASSB)在25℃和0.5℃循环3000次后容量仍能保持82.7%，初步解决了硫化物ASSB的寿命问题。

吴教授说：“我们的工作为碳材料的微观结构工程和高性能ASSLSB的界面改性提供了一种新策略。”

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