新材料提升全固态锂硫电池能量密度

记者从中国科学院青岛生物能源与过程研究所获悉，该所研究员武建飞带领的先进储能材料与技术研究组，研发出用于全固态锂硫电池的新型硫化锂正极材料，能量密度超600瓦时每千克。与目前已商业化的锂离子电池相比，其能量密度高出1倍有余，且成本更低，为开发高能量密度的全固态电池提供了新方法和思路。相关论文发表于国际期刊《small》。

硫化物全固态电池具有高能量密度、快速充放电、低温性能优异以及高安全性、长寿命等优点。然而，硫化物全固态电池正极材料的研究长期以来存在挑战。例如，硫化锂正极导电性差，这直接影响电池充放电速度和能量输出。

研究团队利用铜离子、碘离子共掺杂策略，有效提高硫化锂正极的导电性及反应活性。测试结果表明，同常规硫化锂正极相比，共掺杂硫化锂正极的锂离子扩散系数提高5个数量级，电子电导率提高2个数量级，从本征上解决了硫化锂正极导电性差的问题。

这一策略显著提高了电池的容量、倍率及循环性能。研究表明，在室温条件下，经过改性的硫化锂正极在低倍率下放电容量是原始材料的6.65倍。即使在高倍率下充放电，电池仍能保持较高容量，显示出优异循环稳定性。

武建飞介绍，该硫化锂正极材料显示出每克1165.23毫安时的高比容量，接近理论值每克1167毫安时。在常温下循环6200次后，其容量仍可保持84.4%。搭配商业化的硅碳负极组装全电池后，常温下循环400次放电，电池比容量仍能保持在初始容量的97%以上。