上海理工大学科技成果——新型储能材料与器件

上海理工大学科技成果——新型储能材料与器件

一、发展了空间约束制备高稳定锂-硫电池正极材料

锂-硫电池因具有高理论能量密度且价格低廉，被认为是极具潜力的新一代高能二次电池体系。然而，受限于硫及其放电产物硫化锂（Li2S）的绝缘特性，以及充放电过程中形成的一系列多硫化锂中间产物易溶于电解液的缺点，导致锂-硫电池中正极活性物质硫的利用率偏低和电池的循环稳定性欠佳，严重影响锂-硫电池性能的发挥与实际应用。众所周知，单质硫主要以环状S8形式存在，而这些易溶性多硫化物（Li2S8、Li2S6、Li2S4等）主要产生于S8与S2之间的转变过程中，而通过与碳材料复合可有效地解决硫导电性不好的问题，因此，如何杜绝多硫化物的产生进而提高硫正极利用率和改善电池循环性能是目前锂-硫电池研究的主要挑战。

图1 膨胀石墨/小分子硫嵌层结构电极材料的制备和电化学性能图

基于上述认识，团队重点围绕如何实现小分子硫在导电载体中的有效担载与限制，对碳材料载体的结构设计和碳/硫复合电极材料性能调控进行系统研究，如基于膨胀石墨的限域作用，制备出高稳定的锂-硫电池正极材料等。

二、结合产业化发展出原位制备硫化锂/微孔碳复合电极材料的新技术

锂-硫电池真正能够满足实用化需求，除了需要解决前述硫正极材料的导电性、体积膨胀以及多硫化物的溶解等问题外，还存在锂-硫电池中因使用金属锂作为负极可能导致的安全问题，鉴于此，团队研究者设计了一种原位制备硫化锂/微孔碳复合电极材料的新方法，将前期研究制备的碳/硫复合电极材料延伸到与产业化结合，实现商用锂离子电池的电解液在锂-硫电池中的使用，因此，该方法可满足现有锂离子电池生产工艺需求，并与国际知名电池企业SAFT公司开展相关技术合作。

图2 原位制备硫化锂/微孔碳复合电极材料的过程及性能图