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高體積能量密度鋰-硒電池研究獲進展
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鋰離子電池作為一種高效的儲能裝置備受青睞，已經(jīng)廣泛用于便攜式電子設(shè)備，目前正努力開發(fā)使其應(yīng)用于新能源電動汽車及其它大規(guī)模儲能設(shè)備中，從而降低人類對化石能源等不可再生資源的過度消耗和依賴，減少溫室氣體對全球氣候的影響以及對城市的空氣污染。 隨著人們對日用電子消費產(chǎn)品以及電動汽車的要求不斷增加，發(fā)展高能量密度的電池體系早已是大勢所趨。鋰-硫電池的理論體積能量密度為3467 mA h/cm3,有望顯著提高電動汽車的續(xù)航里程，但是在充放電過程中如何抑制多硫離子的溶解和避免鋰枝晶的產(chǎn)生一直制約著鋰硫電池的發(fā)展和使用。鋰-硒電池具有與鋰-硫電池相似的體積能量密度（3253 mA h/cm3），而且硒的導(dǎo)電性和電化學活性都遠遠高于硫，但是在充放電過程中多硒化物的產(chǎn)生和穿梭效應(yīng)的存在是鋰-硒電池一直以來都無法克服的難題。 最近，中國科學院化學研究所郭玉國研究員等提出了一種新型鋰-硒電池，這種電池將硒與介孔碳復(fù)合再結(jié)合水溶性粘結(jié)劑，同時解決了多硒化物的形成和穿梭效應(yīng)兩項關(guān)鍵技術(shù)難題。通過碳與硒之間的相互作用，使硒在反應(yīng)中形成了鏈狀的Sen分子，有效抑制了多硒化物的產(chǎn)生，有效避免了充放電過程中的“多硒離子穿梭”效應(yīng)。通過XRD及XPS證實，該反應(yīng)與之前多報道的鋰-硒電池不同的是在反應(yīng)中先形成了Se8分子，然后轉(zhuǎn)換為Li2Se，避免了Se-Se鍵的產(chǎn)生，并使得Se與Li2Se之間的轉(zhuǎn)化完全可逆，庫倫效率得到了顯著地提高，容量也直逼Se的理論值，顯著地提高了電池的使用壽命。這種新穎的電極材料和反應(yīng)機理為鈉/鎂等電池的研究和開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。 |
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