鉬:高性能鋰電池正極材料的生産秘訣

鋰離子電池能量密度的提高,除了可以通過改善負極材料、電解液或隔膜的性能外,還能通過改進傳統正極材料的不足。北京理工大學研究者介紹,采用過渡金屬鉬(Mo)和非金屬碳(C)改性後的硫化鋰(Li2S)正極材料具有較高的理論比容量、優异的倍率性能和較長的循環壽命等特點,因而能提高整個電池系統的質量。

鉬是高性能鋰電池正極材料的生産秘訣圖片

硫化鋰是鋰的一種硫化物,因有超高的理論比容量(1100mAh/g),而被認爲是一種很有發展前景的鋰電池正極材料。其不僅可以提供鋰源,還能有效緩解硫電極的體積膨脹效應。然而,Li2S材料却存在活化電位高,穿梭效應明顯及導電性差等不足,會導致所製備的電池的容量易衰减,循環穩定性變差及壽命减短等問題,因而限制它在實際生活中應用。

爲了解决上述的難題,北京理工大學研究者采用了鋰-熱同步合成方法,原位構建了一種兼具催化、吸附和限域特性的三重异質Mo-Li2S-石墨烯納米膠囊結構。該複合材料中Li2S、Mo被C結構緊密包裹,反應機理爲8Li+MoS2+CS2=4Li2S+Mo+C。值得注意的是,鋰熱反應生成的三個組分都是通過Mo−S和C−S的化學鍵連接在一起,能有效的降低了正極材料Li2S的活化電位。此外,這種原位生長納米膠囊的設計還優化了材料的催化性能、電化學性能以及結構穩定性。

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該研究成果已以“Lithiothermic-Synchronous Construction of Mo-Li2S-Graphene Nanocomposites for High-Energy Li2S//Si-C Battery”爲題發表國際頂級期刊在Advanced Functional Materials上。

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