在鋰電池行業(yè)，我們經(jīng)常看到韓國(guó)、日本的新型材料試驗(yàn)成功的消息，似乎中國(guó)在電池領(lǐng)域的研究“備受阻礙”。事實(shí)上，中國(guó)的電池科研人員從未放棄過努力探索的腳步，而最近，他們的一些成就也引起了全球電池行業(yè)的關(guān)注。

 

這個(gè)來自中科院物理研究所凝聚態(tài)物理國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科研團(tuán)隊(duì)提出了一種全新的概念來延緩高容量鋰電池中鋰枝晶的形成。在鋰離子電池中，由于不均勻的沉淀導(dǎo)致的“鋰枝晶”是電池循環(huán)壽命降低的主要原因他們描述了在具有碳納米管芯的中空二氧化硅微球中捕獲鋰離子，以抑制鋰枝晶的形成。

 

簡(jiǎn)單來說就是通過一種全新的辦法來捕獲電池中的鋰離子，讓電池陽(yáng)極能夠在200次循環(huán)中依然保持99%的超高的電鍍效率和剝離效率。而這項(xiàng)技術(shù)如果成熟的應(yīng)用，雖然無法讓目前的動(dòng)力電池?fù)碛懈蟮娜萘?，但卻可以有效的延長(zhǎng)電池使用壽命，抑制衰減。說不定未來我們的汽車動(dòng)力電池也能做到“經(jīng)久不衰”。中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員王瑞虎課題組和溫州大學(xué)教授楊植合作，將水蒸氣刻蝕的多孔NbS2和高導(dǎo)電碘摻雜石墨烯（IG）復(fù)合到三元混合硫正極系統(tǒng)中，合成了由IG包裹的三明治型NbS2@S@IG正極材料。在這種特殊三明治結(jié)構(gòu)中，層狀NbS2的高極性和強(qiáng)的親和力促進(jìn)多硫化物的物理攔截和化學(xué)吸附，協(xié)同解決了多硫化物溶解和穿梭效應(yīng)的問題；NbS2的高電導(dǎo)率和孔隙率提高了界面電荷轉(zhuǎn)移和離子遷移，從而提高了Li-S電池氧化還原反應(yīng)的電化學(xué)動(dòng)力學(xué)；IG包圍的夾層結(jié)構(gòu)不僅可以使硫物質(zhì)和層狀NbS2（或IG）之間發(fā)生緊密接觸，而且在充放電過程中能承受硫正極大的體積波動(dòng)。由NbS2@S@IG組裝的Li-S電池，在20-40C的高倍率下，表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。

 

 

隨著便攜電子設(shè)備以及電動(dòng)汽車等新興電子產(chǎn)品對(duì)高容量?jī)?chǔ)能裝置的迫切需求，鋰硫電池（Li-S）由于高的理論比容量和能量密度，以及硫的低成本和環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)被視為最有應(yīng)用前景的高容量存儲(chǔ)體系之一。然而，Li-S電池的商業(yè)化應(yīng)用仍存在一些技術(shù)挑戰(zhàn)，如固體硫化物的絕緣性，可溶性長(zhǎng)鏈多硫化物的穿梭效應(yīng)以及充放電期間硫的體積變化大。這些問題通常導(dǎo)致硫的利用率低，循環(huán)壽命差，甚至一系列安全問題。如何大幅提高Li-S電池穩(wěn)定性的同時(shí)并增加其大功率放電性能，已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。

 

中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員王瑞虎課題組和溫州大學(xué)教授楊植合作，將水蒸氣刻蝕的多孔NbS2和高導(dǎo)電碘摻雜石墨烯（IG）復(fù)合到三元混合硫正極系統(tǒng)中，合成了由IG包裹的三明治型NbS2@S@IG正極材料。在這種特殊三明治結(jié)構(gòu)中，層狀NbS2的高極性和強(qiáng)的親和力促進(jìn)多硫化物的物理攔截和化學(xué)吸附，協(xié)同解決了多硫化物溶解和穿梭效應(yīng)的問題；NbS2的高電導(dǎo)率和孔隙率提高了界面電荷轉(zhuǎn)移和離子遷移，從而提高了Li-S電池氧化還原反應(yīng)的電化學(xué)動(dòng)力學(xué)；IG包圍的夾層結(jié)構(gòu)不僅可以使硫物質(zhì)和層狀NbS2（或IG）之間發(fā)生緊密接觸，而且在充放電過程中能承受硫正極大的體積波動(dòng)。由NbS2@S@IG組裝的Li-S電池，在20-40C的高倍率下，表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。