在空气中合成精华硫化
Shunjin Yang1, Xiaohu Hu1, Shijie Xu1
1Institute of Molecular Plus, School of Chemical Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China.
一种新的低温,空气稳定的硫化物 (Li2S) 生产方法显著降低了硫电池 (LSB) 和固态电池的成本. 这一突破使Li2S更容易用于先进的储能应用.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 无机化学 无机化学
背景情况:
- 硫化 (Li2S) 对于硫电池 (LSB) 和全固态电池至关重要.
- 目前的Li2S生产成本昂贵,需要高温 (>700°C),并产生碳排放,阻碍了实际应用.
- Li2S的淡化性质使其处理和储存变得复杂.
研究的目的:
- 为硫化物 (Li2S) 开发一种具有成本效益,低温和空气稳定的合成方法.
- 探索新型合成过程的基础化学.
- 为了评估硫电池中合成的Li2S的性能.
主要方法:
- 在大约200°C的空气中,氧化 (LiOH) 和硫 (S) 之间的固态反应.
- 利用过剩的硫,形成用于抗水解的多硫化物 (Li2Sx).
- 使用载体气体去除副产品水和吸收LiOH形成LiOH·H2O.
- 密度函数理论 (DFT) 计算以解释抗水解和分解现象.
主要成果:
- 实现了一种在空气中低温 (∼200°C) 运行的新型Li2S合成方法.
- 报告的材料成本约为64.9美元/公斤_Li2S,不到商业价格的10%.
- 证明了自制Li2S (h-Li2S) 的性能与商业Li2S (c-Li2S) 作为LSB中的阴极材料相美.
- 确定了硫酸 (Li2SO3),硫酸 (Li2S2O3) 和水作为主要的副产品.
结论:
- 开发的方法使得可负担得起和可访问的生产Li2S.
- 低温,空气稳定的合成克服了当前Li2S生产的关键限制.
- 合成的Li2S显示出在下一代电池,特别是LSB中使用的有希望的潜力.
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