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新闻中心

北京化工大学于中振教授团队合作报道了一种新型的光辅助锂硫电池

作者:d88尊龙网址   来源:  时间:2022-06-21 11:19  点击:

  近年来,在二次电池中利用太阳能,通过光致“效应可将、太阳能进行转化利用,不仅可以促进二次电池电极电化学反应的进行,又可以减少储能设备!的能量损失。锂硫电池,由于其极高的能量密度一直被广泛关注,但其缺点也、较”为明显,活性,物质硫,较低的、离子、电子”电导率导致其在循”环过程中的利用率较低,可溶性长链多硫化:物的穿梭效应进一步损害其循环稳定性和倍率性能,阻碍其商业化应用。锂硫电化学反应具有典型的异相反应特点,如将太阳能引入锂硫电池,不仅可利用。光能补充在充放电过程中损失的电能,还可:利用光催化、光电导等效:应,解决锂硫体系存在的上述问题,实现低损耗、高比能、低碳化储、能体系的构、建。

  近日,北京化工大学材料科学与工程学”院于中振教授和曲晋副教授团队与中科院化学所郭玉国研究员合作在Energy Storage Mater.(C。iteSco,re=19.9)期刊上发表题为“A Photo-Assisted Reversible Lithium–Sulfur Battery”的学术论文,报道了一种新型的光辅助锂硫!电池。这项工作通过双功能正极材料的设计,并将光引入锂硫电池,成功构建了光辅助锂硫电池体系。

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  本工作通过水热、浸渍等,方法在碳布“上原位、构筑了C“d”S-Ti:O2异质结构,并用作光辅助锂硫电池的多功能正:极材料。由于异质结构优异的光捕获能力和光生载流子分离效率,使光生电子在光照下加速放电过程中的硫还原反应,而光生空穴在光照下促进充电过程中的硫析出反应,从而达到较好的光催化效果。实验也证实,在光照条“件下,光辅助锂硫电池可以在2.15 V实现Li2S;的沉积,比无光照条件下的2.08 V的沉积电位更高,这大大降低了多硫化物在放电过:程中转化为Li2S的反应能垒;另外在充电过“程中,光生空穴可!以。将充电电压降低:约0.1 V,从而降低充电能量的“消耗。进一步的原位/:非原位拉曼与“XPS光谱学表征证实,光照并未改变硫的转化历程,光致效应只是加速了锂硫电化学反应,提高了电池的动力学性能。同时,光电导效应增加了电极材料的载流“子密度,提高锂离子扩散速率,进一步降低电阻并提高动力学性能。此外,光辅助锂硫电池可以实现直接,光充电,所获得的608 mA h g-1的放电比容量为锂硫电池理论比容量的36.3%,其光,电能”量转换效率高达2.3%。最终,光辅助锂硫电池实现了约1225 mA h g-1的稳定可逆容量,并具有100%的表观能量效,率,比传统无光的情况下高10%,这表明在300-800 n!m波长范围内:且0.5个太阳光强照射下的光辅助锂硫电池实现了表观无损耗的能量存储效果。

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  这项工作开辟了光辅助锂硫电池的新领域,可应用于其他储能系统,如钠硫电池、镁硫电池。特别是,光辅助锂硫电池体系可能在高海拔或航空航天等特殊环境中展现出广阔的,应用前景。

  本文第一作者为刘毓皓硕士,于中振教授、郭玉国研究员和曲晋副教授为本文共同通讯作者,北京化工“大学为第一完成单位。本研究工作得到了国!家自然科学“基金、国家重点研发计划等项目的资助。

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