URC研发硅硫燃料电池架构,提拔锂离子电池功能

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  • 宣布于: 2017/12/26 11:12:12 泉源:盖世汽车网

该研讨将为将来的硅硫燃料电池的研发奠基根底。

据外媒报道,加州大学河边分校(University of California, Riverside,URC)伯恩斯工程学院(Bourns College of Engineering)的研讨职员研发了新技能,应用硫电极及硅电极制造了高功能的锂离子电池。

该款硅硫燃料电池(SSFC)架构逐渐将受控纯锂离子整合到电池零碎中,在C/10条件下,充放电250次后,其能量密度仍高达350 Wh/kg。

硫是一款十分具有吸引力的阴极资料,实际容量(theoretical capacity)为1675 mAh/g。但是,由于硫存在体积收缩(volumetric expansion)、导电性不良等后天性缺陷,硫电极的使用开展较为缓慢。侥幸的是,URC的研发职员发明了多种新办法缓解上述题目。这类产物方案的功能极具远景,但会招致硫周边发热。

现在的阳极资料通常选择硅,其实际容量高达4200 mAh/g,而硅则面对两大应战,导电性不良及体积收缩。为此,研讨职员接纳了纳米硅构造、导电剂(conductive additives)及粘合剂(binders)等办法,终极处理了上述题目,为燃料电池制备了硫阴极及硅阳极。

现在,研讨职员应用硫化锂(lithium sulfide)或硅化锂等预锂化(pre-lithiated)资料,使燃料电池的能量密度高达600 Wh/kg。但是,这类燃料电池的充放电次数通常很短,普通缺乏50次,且该类资料还需求接纳公用设置装备摆设,在加工时也存在诸多限定条件。

为创立新架构的SSFC,该团队在传统燃料电池架构的技能上新增了一片锂箔(lithium foil),使锂箔能与集电器(current collector)发作打仗,在充放电时将锂箔整合到燃料电池体系中,从而控制锂离子的嵌入量。

在半电池(half cells)中,将接纳纯锂作为阳极资料,这将惹起用户对枝状晶体生长(树突构成,dendrite formation)及锂腐化等平安性题目的担心。在全电池(full-cell)形式下,可用硅来制造阳极,可缓解因纯锂阳极所引发的平安题目,同时确保燃料电池取得所需的高电量。

该办法使得受控的锂载荷可补偿固体电解质界面膜(SEI)构成及锂降解,提拔燃料电池的循环寿命(cycle life)。别的,该电池还接纳了交换阻抗(EIS)、循环伏安法(CV)及恒电流间歇滴定法(GITT)等多种办法。该研讨将为将来的硅硫燃料电池的研发奠基根底。

该研讨资金来自于UCR及Vantage Advanced Technologies公司,该大学的技能贸易化办公室还为此请求了一项创造专利。


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