优化高级Li-S囊细胞的形状因子
Sayan Das1, Msa Bhuyan2, Krish Naresh Gupta3
1Davidson School of Chemical Engineering, Purdue University, West Lafayette, IN, 47907, USA.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|March 6, 2024
概括
硫电池看起来很有前途,但在大型袋式电池中面临着挑战. 故障源于金属粉末,而不是聚硫化物穿,突出了高能电池中保护阳极的需要.
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
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 硫 (Li-S) 电池具有高的理论能量密度和低成本.
- 关键的挑战包括聚硫化物 (LiPS) 的运输和树的生长.
- 硬币细胞的性能是有希望的,但扩展到囊细胞引入了新的稳定性问题.
研究的目的:
- 为了研究Li-S囊细胞的性能和故障机制.
- 评估优化电极/电解质设计对能量密度和循环稳定性的影响.
- 确定实现高能量密度Li-S电池的关键因素.
主要方法:
- 开发和测试具有1.45 Ah和1 Ah Li-S袋式电池,具有优化的硫负载和电解质/硫比.
- 电化学性能分析,包括能量密度,容量保留和库伦比效率.
- 对失败细胞进行形态分析,以确定降解机制.
主要成果:
- 一个1.45Ah袋式电池实现了151Wh kg-1的功率,在100个周期内保持了70%的容量.
- 针对180Wh kg-1的1Ah袋式电池在50个循环后显示68%的保留率.
- 故障分析表明金属粉末和极化,而不是LiPS穿,是降解的主要原因,特别是在高电流下.
结论:
- -S电池的囊电池故障主要与金属阳极降解 (粉末化和极化) 有关.
- 在高电流密度下持续的离子剥离/板加剧了树的生长,降低了效率.
- 保护金属阳极对于实现高能量密度Li-S电池的潜力至关重要.


