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镁硫电池动力学改善研究取得突破

日期:2018/1/29 15:58:36 来源:北极星储能网

  【悠牛电工电气网】  电动汽车和智能电网等范畴对电池能量密度、平安性请求不时进步,开展低本钱、高能量密度、平安的新型二次电池愈发迫切。在诸多新型电池体系中,镁电池由于负极体积比容量高(3833mAh/cm3)、资源丰厚、在堆积/剥离中不易构成枝晶等优点,遭到普遍关注。但镁离子体积小、电荷密度大、极化作用强等特性,极大限制了可供二价镁离子可逆脱嵌的正极资料选择。由于缺乏高电位的正极构造和电解液配方原型,经过开展高电位的嵌入型镁电池研讨停顿迟缓。此外,还有一种可行的途径是构筑适中电位的基于大容量转换反响的镁基电池体系,如Mg-S电池(理论能量密度高达1722Wh/kg),但Li-S电池中的胜利战略无法简单复制到Mg-S体系中,已报道的镁硫电池电位极化、倍率和循环性能依然较差。

  为了防止二价镁离子迟缓晶格内迁移的问题,中国科学院上海硅酸盐研讨所研讨员李驰麟团队在前期工作中已开发了锂驱动多硫化物正极转换反响的大容量双盐镁基电池(Adv.Funct.Mater.2015,25),同时提出了阴离子嵌入激活、反响中心外露的镁基电池体系(Adv.Funct.Mater.2015,25)。近日,该团队在动力学改善的镁硫电池研讨中获得重要停顿。研讨人员选择金属有机框架化合物ZIF67为前驱体,制备了一种Co、N异质原子共掺杂的分级多孔碳作为硫宿主资料,完成了镁硫电池的倍率和循环性能的显著晋级。在1C倍率下,该镁硫电池表现出优良的循环稳定性,初次放电容量可达600mAh/g,200次循环后容量仍坚持在400mAh/g左右。在更高的5C倍率下,电池依然具有300-400mAh/g的可逆容量。为继续提升电化学性能,研讨人员采用复原氧化石墨烯修饰的隔阂来优化电池构架,进一步限制了多硫化物的穿越,电池在0.1C电流密度下可运转250次循环以上,显著进步了镁硫电池的循环稳定性。镁硫电池优良的电化学性能受益于多重要素的协同作用,如异质掺杂有利于镁硫电池在充放电过程中多硫化物的吸附和催化合成,在非亲核性镁电解液中添加锂盐和氯离子有利于抑止镁负极外表钝化和进步电解液活性,充放电形式调理和隔阂修饰有利于缓减和控制多硫化物的损失,抑止其穿越效应。

  相关研讨成果发表在《先进资料》上。该研讨得到了国度重点研发方案、国度自然科学基金、中科院“百人方案”和上海市“千人方案”等的赞助。

  高倍率、短命命镁硫(Mg-S)电池体系:受益于金属有机框架(MOF)衍生碳载体和锂盐调理剂

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