鋰硫電池的優(yōu)勢(shì)在哪兒？它能成為未來(lái)的發(fā)展方向之一嗎？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-10-25 21:23
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鋰硫電池是以硫元素作為電池正極，金屬鋰作為負(fù)極的一種鋰電池。近年來(lái)，鋰硫電池以其能量密度高、體積小、污染少等特點(diǎn)而備受關(guān)注，成為高能新型電池的主要研究方向之一。
“在同等質(zhì)量下，鋰硫電池可擁有傳統(tǒng)鋰離子電池6-7倍的電量。如果把鋰硫電池應(yīng)用到手機(jī)上，手機(jī)待機(jī)時(shí)間將大幅度增長(zhǎng)。”7月15日，在首屆中國(guó)-新加坡前沿科技創(chuàng)新大會(huì)暨中國(guó)-新加坡青年學(xué)者論壇上，美國(guó)醫(yī)學(xué)與生物工程院院士、國(guó)家“千人計(jì)劃”特聘教授李長(zhǎng)明把這一研究的最新動(dòng)向帶到了大會(huì)暨論壇上。他表示，此次參會(huì)的專家學(xué)者來(lái)自國(guó)內(nèi)外的高層次研究機(jī)構(gòu)，這樣高質(zhì)量的學(xué)術(shù)交流對(duì)于科研工作大有裨益。
據(jù)李長(zhǎng)明介紹，鋰離子電池作為充電電池，在通訊、移動(dòng)電子設(shè)備、電動(dòng)汽車、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，是目前普遍采用的充電電池。鋰硫電池是以硫元素作為電池正極，金屬鋰作為負(fù)極的一種鋰電池。近年來(lái)，鋰硫電池以其能量密度高、體積小、污染少等特點(diǎn)而備受關(guān)注，成為高能新型電池的主要研究方向之一。
“硫雖具有無(wú)毒性、對(duì)環(huán)境友好、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，但它是電子和離子絕緣體，很難作為正極材料單獨(dú)使用。因此我們?cè)谘芯繒r(shí)，加入了具有導(dǎo)電性的石墨烯材料，做一些石墨烯的應(yīng)用開發(fā)。”他表示，從實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的數(shù)據(jù)來(lái)看，鋰硫電池的使用壽命現(xiàn)在還只有300-400次，達(dá)不到鋰離子電池的700-800次，但很多研究者已經(jīng)在做相關(guān)研究，未來(lái)鋰硫電池的使用壽命將與鋰離子電池相當(dāng)。李長(zhǎng)明還透露，他們準(zhǔn)備在深圳建設(shè)鋰硫電池產(chǎn)業(yè)化基地，預(yù)計(jì)3-5年之后，鋰硫電池有望實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。
超細(xì)鉑-非貴金屬合金納米線具有尺寸小、比表面積大、導(dǎo)電性好及具有雙金屬效應(yīng)等特點(diǎn)，是一類理想的催化劑。截至目前，絕大部分報(bào)道的超細(xì)鉑-非貴金屬合金納米線是在油相體系中制備的，存在合成成本高、非環(huán)境友好及強(qiáng)表面封端劑難以有效去除等不足。
相比之下，水相合成方法能很好地彌補(bǔ)油相合成方法的這些不足。然而，由于鉑鹽與非貴金屬鹽存在較大的氧化還原電位差，難以在水溶液中實(shí)現(xiàn)兩者的有效共還原。因此，發(fā)展形貌、組成和尺寸可控的鉑-非貴金屬合金納米材料的水相合成方法依然是研究難點(diǎn)，對(duì)于高效鉑基催化劑的研發(fā)具有重要意義。
課題組將化學(xué)鍍?cè)硪氲劫F金屬納米材料的水相合成體系，通過(guò)亞硫酸鹽的引入有效彌補(bǔ)了金屬鹽還原電位之間的巨大差異，從而實(shí)現(xiàn)了鉑鹽與非貴金屬鹽的共還原，成功制備了一系列超細(xì)鉑-非貴金屬合金納米線（直徑約2.6nm）。
亞硫酸鹽的引入還導(dǎo)致了表面硫修飾，在超細(xì)納米線的表面構(gòu)筑了大量原子級(jí)別的Pt/M-S(OH)界面，從而在堿性條件下具有優(yōu)異的析氫（HER）活性。在1MKOH電解液中，含3μgPt的納米線在70mV的過(guò)電位下便可得到75.3mAcm–2的活性，為商業(yè)鉑碳催化劑的5.1倍，優(yōu)于先前報(bào)道的催化劑。
對(duì)于此次科技創(chuàng)新大會(huì)，李長(zhǎng)明表示：“學(xué)術(shù)會(huì)議的意義也不止于科技創(chuàng)新的交流。”他說(shuō)，國(guó)際性的學(xué)術(shù)會(huì)議還能推介重慶的品牌形象，提升城市知名度。下一步，李長(zhǎng)明和由他任會(huì)長(zhǎng)的重慶市產(chǎn)學(xué)研合作促進(jìn)會(huì)還計(jì)劃在各界支持下推出重慶國(guó)際高端學(xué)術(shù)論壇，吸引全球高層次人才來(lái)渝“獻(xiàn)智”。
“在同等質(zhì)量下，鋰硫電池可擁有傳統(tǒng)鋰離子電池6-7倍的電量。如果把鋰硫電池應(yīng)用到手機(jī)上，手機(jī)待機(jī)時(shí)間將大幅度增長(zhǎng)。”7月15日，在首屆中國(guó)-新加坡前沿科技創(chuàng)新大會(huì)暨中國(guó)-新加坡青年學(xué)者論壇上，美國(guó)醫(yī)學(xué)與生物工程院院士、國(guó)家“千人計(jì)劃”特聘教授李長(zhǎng)明把這一研究的最新動(dòng)向帶到了大會(huì)暨論壇上。他表示，此次參會(huì)的專家學(xué)者來(lái)自國(guó)內(nèi)外的高層次研究機(jī)構(gòu)，這樣高質(zhì)量的學(xué)術(shù)交流對(duì)于科研工作大有裨益。
據(jù)李長(zhǎng)明介紹，鋰離子電池作為充電電池，在通訊、移動(dòng)電子設(shè)備、電動(dòng)汽車、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，是目前普遍采用的充電電池。鋰硫電池是以硫元素作為電池正極，金屬鋰作為負(fù)極的一種鋰電池。近年來(lái)，鋰硫電池以其能量密度高、體積小、污染少等特點(diǎn)而備受關(guān)注，成為高能新型電池的主要研究方向之一。
“硫雖具有無(wú)毒性、對(duì)環(huán)境友好、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，但它是電子和離子絕緣體，很難作為正極材料單獨(dú)使用。因此我們?cè)谘芯繒r(shí)，加入了具有導(dǎo)電性的石墨烯材料，做一些石墨烯的應(yīng)用開發(fā)。”他表示，從實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的數(shù)據(jù)來(lái)看，鋰硫電池的使用壽命現(xiàn)在還只有300-400次，達(dá)不到鋰離子電池的700-800次，但很多研究者已經(jīng)在做相關(guān)研究，未來(lái)鋰硫電池的使用壽命將與鋰離子電池相當(dāng)。李長(zhǎng)明還透露，他們準(zhǔn)備在深圳建設(shè)鋰硫電池產(chǎn)業(yè)化基地，預(yù)計(jì)3-5年之后，鋰硫電池有望實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。
超細(xì)鉑-非貴金屬合金納米線具有尺寸小、比表面積大、導(dǎo)電性好及具有雙金屬效應(yīng)等特點(diǎn)，是一類理想的催化劑。截至目前，絕大部分報(bào)道的超細(xì)鉑-非貴金屬合金納米線是在油相體系中制備的，存在合成成本高、非環(huán)境友好及強(qiáng)表面封端劑難以有效去除等不足。
相比之下，水相合成方法能很好地彌補(bǔ)油相合成方法的這些不足。然而，由于鉑鹽與非貴金屬鹽存在較大的氧化還原電位差，難以在水溶液中實(shí)現(xiàn)兩者的有效共還原。因此，發(fā)展形貌、組成和尺寸可控的鉑-非貴金屬合金納米材料的水相合成方法依然是研究難點(diǎn)，對(duì)于高效鉑基催化劑的研發(fā)具有重要意義。
課題組將化學(xué)鍍?cè)硪氲劫F金屬納米材料的水相合成體系，通過(guò)亞硫酸鹽的引入有效彌補(bǔ)了金屬鹽還原電位之間的巨大差異，從而實(shí)現(xiàn)了鉑鹽與非貴金屬鹽的共還原，成功制備了一系列超細(xì)鉑-非貴金屬合金納米線（直徑約2.6nm）。
亞硫酸鹽的引入還導(dǎo)致了表面硫修飾，在超細(xì)納米線的表面構(gòu)筑了大量原子級(jí)別的Pt/M-S(OH)界面，從而在堿性條件下具有優(yōu)異的析氫（HER）活性。在1MKOH電解液中，含3μgPt的納米線在70mV的過(guò)電位下便可得到75.3mAcm–2的活性，為商業(yè)鉑碳催化劑的5.1倍，優(yōu)于先前報(bào)道的催化劑。
對(duì)于此次科技創(chuàng)新大會(huì)，李長(zhǎng)明表示：“學(xué)術(shù)會(huì)議的意義也不止于科技創(chuàng)新的交流。”他說(shuō)，國(guó)際性的學(xué)術(shù)會(huì)議還能推介重慶的品牌形象，提升城市知名度。下一步，李長(zhǎng)明和由他任會(huì)長(zhǎng)的重慶市產(chǎn)學(xué)研合作促進(jìn)會(huì)還計(jì)劃在各界支持下推出重慶國(guó)際高端學(xué)術(shù)論壇，吸引全球高層次人才來(lái)渝“獻(xiàn)智”。
