高容量マイクロメートルサイズのLi2S粒子は,高度な充電式リチウムイオン電池のカトド材料として使用されます
Yuan Yang1, Guangyuan Zheng, Sumohan Misra
1Department of Materials Science and Engineering, Stanford University, Stanford, California 94305, USA.
Journal of the American Chemical Society
|August 23, 2012
まとめ
硫化リチウム (Li(2) S) は,初期充電障壁を克服することによって,充電電池のための高容量カトド材料として活性化することができます. このアプローチは,高いエネルギー効率と安定したサイクル性能を可能にします.
科学分野:
- マテリアルサイエンス 材料科学
- 電気化学 電気化学について
- エネルギー貯蔵 エネルギー貯蔵
背景:
- 硫化リチウム (Li(2) S) は,理論的には1166mAh/gの容量があり,従来のカトド材料よりもはるかに高い.
- しかし,Li(2) Sは,高い電気抵抗とリチウムイオン移動性の低いため,電気化学的に不活性である.
研究 の 目的:
- Li(2) Sの電気化学的無活性性を調査し,その活性化のための方法を特定する.
- リチウムイオン電池の高性能カトド材料としてのLi(2) Sの潜在能力を実証する.
主な方法:
- 初期充電段階でより高い電圧のカットオフを適用する.
- 複数のサイクルで電気化学的行動と容量保持を分析する.
- 最初の潜在的な障壁の起源を調査する.
主要な成果:
- Li(2) Sの初期充電中に有意な電位障壁 (~1V) が観察され,これはより高い電圧カットオフで克服できます.
- Li(2) Sは,従来の硫黄カトドと類似した,初期活性化後に安定したサイクル性能を示した.
- 10μmのLi(2) S粒子の初期放電容量は800 mAh/gを超え,低衰退率 (~0.25%/サイクル) の10サイクル後に500-550 mAh/gの範囲で安定しました.
- この障壁は,ポリスルファイド核化,電荷伝送,およびLi(2) S.内のリチウムイオン拡散に起因していた.
結論:
- より高い電圧のカットオフを適用することにより,最初の充電障壁を克服すると,電気化学サイクルのためのLi(2) Sが効果的に活性化されます.
- Li(2) Sは,高特異エネルギーのリチャージ可能なリチウムイオン電池のための有望なカトド材料であり,スケーラブルな活性化戦略を提供しています.
