液体锂硫和锂硒电池采用固体电解质 能量密度高达500Wh/kg

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核心提示:郑州大学、清华大学和斯坦福大学的研究人员,联手开发二氧化碳二氧化碳二氧化碳锂硫和锂硒电池系统(简称SELL-S和SELL-Se)。某些种电池采用二氧化碳二氧化碳二氧化碳电解质,能量密度有望超过30000wh /kg和30000 wh /l,具备低的能量成本和良好的电化学循环稳定性,有望应用于规模化储能等领域。

(图源:greencarcongress)

盖世汽车讯 据外媒报道,郑州大学、清华大学和斯坦福大学的研究人员,联手开发二氧化碳二氧化碳二氧化碳锂硫和锂硒电池系统(简称SELL-S和SELL-Se)。某些种电池采用二氧化碳二氧化碳二氧化碳电解质,能量密度有望超过30000wh /kg和30000 wh /l,具备低的能量成本和良好的电化学循环稳定性,有望应用于规模化储能等领域。

那此电池采用Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12 (LLZTO)陶瓷管作为电解质,将正负极之间完正隔遗弃,电池运行在240度的环境。工作温度高于锂的熔点,可有效抑制多硫化物或多硒化物穿梭效应,限制锂枝晶生长,从而提升能量密度,加快充放电能力,并提高库仑时延及能效,进一步保持稳定性。

目前最先进锂离子电池的能量密度小于3000wh/kg和73000 Wh/L。硫和硒被视为取代锂离子电池中商业金属氧化物正极的重要侯选材料。不可能 那此材料具有高容量,锂化为Li2S时为1670 mAh/g,锂化为Li2Se时为675 mAh/g。从理论上来看,能提供高能量密度,锂硫电池为23000Wh/kg和230000 Wh/L,锂硒电池为11300 Wh /kg和25300 Wh/L。并且,材料成本相对较低,锂硒电池为41美元/kWh,锂硫电池为15美元/kWh。

自从硫和硒被用作电池电极以来,对锂硫和锂硒电池的研究备受关注。之后的研究主要集中于具有固态锂金属负极、固态硫或硒正极(呈粉末状或采用不同的S/C或Se/C复合材料)和液态有机电解质的电池上。然而,不可能 使用的是二氧化碳二氧化碳二氧化碳锂金属和二氧化碳二氧化碳二氧化碳有机电解液,上述电池形态学 处于一定现象:(1)循环不稳定,库仑时延低,不可能 在液态有机电解液中,短链Li2Sx或Li2Sex凝固,会引起穿梭效应;(2)二氧化碳二氧化碳二氧化碳有机电解液非常易燃,容易引起安全现象;(3)锂负极经常出现枝晶生长,并与电解液处于副反应。郑州大学金教授等人表示:“在充放电过程中,二氧化碳二氧化碳二氧化碳硫和硒的体积变化较大,引起活性硫和硒与集流器分离,愿因循环不稳定,并降低硫和硒的利用率。那此现象严重阻碍了锂硫和锂硒电池的发展。”

SELL-S和 SELL-Se电池中富含液态锂金属负极、带炭黑的熔融S或Se正极、LLZTO陶瓷管电解质。锂金属负极处于LLZTO管中,其中插入一根绳子 不锈钢棒,作为负极集流器。在LLZTO管外的不锈钢圆柱形容器中,插入富含炭黑导电加上剂的S(Se)正极(质量比S或Se:C= 9:1),通过LLZTO管与锂负极进行物理和电子分离。一并,不锈钢圆筒作为正极集流器工作。熔融S和Se所需的导电碳只占总电极重量的10%,就说,固定负载最小。

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