上海恒遠(yuǎn)為您介紹硫電池的成功“出世”過程

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    在近些年來，中科院化學(xué)研究所分子納米結(jié)構(gòu)與納米技術(shù)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員對硫?qū)僭氐碾娀瘜W(xué)性能及其在鋰二次電池方面的應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)研究。研制出具有長循環(huán)壽命的鋰-硫電池，并成功將該納米孔道限域鏈狀分子思想拓展到硒正極上，研制出新型高體積能量密度鋰-硒電池。
    鈉-硫電池是以單質(zhì)硫?yàn)檎龢O，金屬鈉為負(fù)極，通過硫與鈉間的電化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)化學(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)換的一類金屬二次電池。同鋰-硫電池類似，鈉-硫電池的正極和負(fù)極也具有很高的理論比容量，使其比能量遠(yuǎn)高于目前廣泛使用的鋰離子電池，在智能電網(wǎng)等儲能領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力。然而，傳統(tǒng)鈉-硫電池由于使用陶瓷電解質(zhì)，需要在300 ºC以上才能工作，存在安全隱患。
    放電過程中，硫的還原也不*，僅能Na2S3，降低了正極材料的容量和電池的比能量?；谝簯B(tài)電解質(zhì)的室溫鈉-硫電池，則受限于硫正極電化學(xué)活性低，放電中間產(chǎn)物易溶于電解液等缺點(diǎn)，存在正極活性物質(zhì)利用率低、循環(huán)性能差等問題，嚴(yán)重影響電池的性能發(fā)揮和實(shí)際應(yīng)用。
    鑒于鋰-硫電池與室溫鈉-硫電池之間的相似性，化學(xué)所的研究人員開創(chuàng)性地將小硫分子正極應(yīng)用于鈉-硫電池中，并配合鈉負(fù)極和碳酸酯電解液組裝出室溫下即可工作的原型電池。由于該鏈狀小硫分子室溫下具有非常高的對鈉電化學(xué)活性，放電過程中可*被還原為Na2S，從而使得其基于硫質(zhì)量計(jì)算的正極首圈放電容量高達(dá)1610 mA h g-1，是傳統(tǒng)高溫鈉-硫電池中硫正極材料的理論容量的三倍?；陔姌O材料計(jì)算，該室溫鈉-硫電池的首圈放電比能量可高達(dá)955 W h kg-1，循環(huán)200圈后仍可穩(wěn)定在750 W h kg-1左右。該室溫鈉-硫電池還具有良好的倍率和循環(huán)性能。
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