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锂硫电池高性能电解液材料研究获进展

北极星储能网  来源:中国能源报    2017/7/26 9:00:59  我要投稿  

北极星储能网讯:业内普遍将锂硫电池作为化学储能的未来发展方向,然而一直以来,锂硫电池面临多硫化锂“飞梭效应”和金属锂“界面不稳定”的关键挑战。科研人员往往使用硝酸锂添加剂来解决上述问题,但是硝酸锂、炭黑、单质硫共存的电池体系存在安全隐患。

不过,现在这一局面有望大幅改观。中科院大连化学物理研究所储能技术研究部研究员张华民、李先锋和副研究员张洪章团队,设计、制备出一款不含硝酸锂的高性能电解液,实现了在锂硫电池器件中的应用,这给锂硫电池电解液材料的设计制备带来了新思路。

那么这款高性能电解液有哪些技术上的突破、锂硫电池的优势以及前景如何,围绕这些问题,记者专访了张华民。

高性能电解液问世

中国能源报:您所在的团队设计、制备出这款电解质溶液,其性能优势有哪些?

张华民:首先,自制电解液的安全性好。此前锂硫电池用的电解液含有大量的硝酸锂,其与碳硫复合物混合时,成分与“黑火药”类似,因此存在很大的燃爆隐患。我们团队研制的电解液不含硝酸锂,安全性更加优异。

其次,自制电解液的稳定性好。研发的电解液可以使锂硫电池连续稳定循环30次以上,按照一天充放电一次的使用模式,该电池可以确保无人飞机长达1个月的不间断飞行。这一性能属于目前公开报道的最好性能。

再次,自制电解液的容量发挥好。研发的电解液采用二氧戊环(DOL)作为溶剂,首次实现了较高的容量发挥,使锂硫电池在0.2C的快速充放电过程中依然达到350Wh/kg的能量密度。

中国能源报:取得电解液材料研究进展,前后用时多久?

张华民:电解液是决定锂硫电池性能的关键材料之一,是锂硫电池技术发展的瓶颈技术。自2013年10月,团队开始将电解液作为主要突破点,致力于开发出安全性好、使用寿命长的锂硫电池。到2016年8月,团队在电解液领域取得初步进展,研制出一类不含硝酸锂的高性能电解液,并在大容量(4—60Ah)锂硫电池中获得成功应用,研发历时2年零10个月。

技术攻关锂硫电池挑战

中国能源报:团队在电池技术方向上,专攻哪些技术方向?

张华民:目前,大连化物所储能技术研究部在电池领域的研究主要侧重三个方向:一是大规模、固定式电池储能技术,包括全钒液流电池、锌溴液流电池、锌镍液流电池及铅碳电池;二是高比能、动力电池技术,如锂硫电池。研究重点是开发电池关键材料,例如电解液、碳硫复合物、隔膜等。三是可在环境温度零下40℃—零上50℃运行的全天候,高能量密度、高放电倍率电池。

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