リチウム硫黄電池用のリチウムグラファイト電極の立地形成されたLi2S
Yongzhu Fu1, Chenxi Zu, Arumugam Manthiram
1Electrochemical Energy Laboratory & Materials Science and Engineering Program, University of Texas at Austin , Austin, Texas 78712, United States.
Journal of the American Chemical Society
|November 20, 2013
まとめ
リチウムグラフィートは硫黄カトドのリチウム源として作用し,より安全でリチウム金属のない電池を可能にします. このアプローチは,ポリ硫化物を不溶性硫化リチウムに変換し,バッテリーの性能と循環性を改善します.
科学分野:
- 電気化学 電気化学について
- マテリアルサイエンス 材料科学
- エネルギー貯蔵 エネルギー貯蔵
背景:
- 再充電可能なリチウム硫黄 (Li-S) バッテリーはエネルギー密度が高いが,リチウム金属アノドによる安全性問題に直面している.
- 硫化リチウム (Li2S) カトドを使用することは,高抵抗性と空気反応性のために問題があります.
研究 の 目的:
- Li-S バッテリーのリチウムメタルフリーカトドを開発する.
- Li2S カソードのための in situ リチウム源としてリチウムグラフィートの使用を調査する.
主な方法:
- リチアグラフィット電極を用いて,ポリ硫化物 (Li2S6) を液体電解液で不溶性硫化リチウム (Li2S) に化学的に還元する.
- グラファイトd002の間隔の変化とセルオープン回路の電圧のモニタリング.
- 硫黄の変換を分析するためにX線光電子スペクトロスコーピー (XPS) を利用する.
主要な成果:
- リチ酸グラフィットは,Li2S6をLi2Sに成功的に還元し,グラフィットの格子の変化 (d002の間隔は3.56から3.37 Å) で証明されています.
- セルオープン回路の電圧は6日後に60mVから2.10Vに増加した.
- XPSは,硫黄の48.4%がLi2Sに変換され,良好な循環能力と低い超電位を持つ無形なLi2Sを形成することを確認しました.
結論:
- リチウム酸グラファイトは,リチウム欠乏性カソッドのリチウムドナーとして機能することができます.
- この方法は,Li-S,Li-air,Li-organic電池のようなより安全でリチウム金属のないバッテリー化学の開発を可能にします.
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