中科院在高比能量鋰二次電池方面取得重要進(jìn)展

近日，中科院大連化物所陳劍研究員帶領(lǐng)先進(jìn)二次電池研究團(tuán)隊(duì)，在高比能量鋰二次電池方面取得重要進(jìn)展，研制成功了額定容量15Ah的鋰硫電池，并形成了小批量制備能力。

據(jù)了解，經(jīng)過檢測的電池比能量大于430Wh/kg，是目前公開報(bào)道的容量最大的鋰硫電池，超過SionPower公司報(bào)道的鋰硫電池2.5Ah@350Wh/kg的技術(shù)指標(biāo)，是目前從事鋰硫電池研究的最高水平。

鋰硫電池是一種可持續(xù)發(fā)展的高比能量二次電池，具有元素儲(chǔ)量豐富、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，是電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的研究熱點(diǎn)。目前，鋰硫電池的國際技術(shù)水平約為比能量350Wh/kg。為此，鋰硫電池的研發(fā)目標(biāo)為，至2016年，鋰硫電池的能量密度達(dá)到400—600Wh/kg，有望推動(dòng)這一電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程超過500公里。

根據(jù)公開資料顯示，陳劍研究團(tuán)隊(duì)自2009年成立以來，一直致力于發(fā)展鋰硫電池新材料和新技術(shù)，在理論和技術(shù)工藝上有新的突破，獲得很高的理論數(shù)據(jù)和技術(shù)指標(biāo)。這是大連化物所鋰硫電池研究在科技部863計(jì)劃和中國科學(xué)院納米先導(dǎo)專項(xiàng)“長續(xù)航動(dòng)力鋰電池”項(xiàng)目資助下取得的重要進(jìn)展。

有業(yè)內(nèi)專家表示，單質(zhì)硫作為鋰硫二次電池正極材料與金屬鋰構(gòu)成的二次電池體系理論比能量密度可達(dá)2600Wh/kg，是商業(yè)鈷酸鋰/石墨鋰離子電池 (理論能量密度360Wh/kg)的7倍;同時(shí)單質(zhì)硫價(jià)格低廉、產(chǎn)量豐富、安全無毒、環(huán)境友好，因而鋰硫電池被認(rèn)為是很有發(fā)展前景的新一代電池。

數(shù)十年以來，鋰離子電池的能量密度不斷提高，并廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)等領(lǐng)域。但鋰離子電池需要笨重的陰極(一般由氧化鈷等材料制成)來“收納”鋰離子，從而限制了電池能量密度的進(jìn)一步提高。

在對(duì)能量密度需求大幅增加的背景下，科學(xué)家們將目光投向了鋰離子電池更纖瘦的“表妹”——鋰硫電池身上，后者的陰極主要由硫(石油工業(yè)廉價(jià)的副產(chǎn)品) 制成。硫的“體重”僅為鈷的一半，因此，同樣體積的硫收納的鋰離子數(shù)為氧化鈷的兩倍，這就使得鋰硫電池的能量密度為鋰離子電池的數(shù)倍。

業(yè)內(nèi)專家表示，盡管鋰硫電池的正極是限制其應(yīng)用的重要瓶頸和亟待解決的難題，但這些問題可通過形成碳硫復(fù)合電極材料來加以解決。