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理论与实验结合建立一种新型聚合物锂硫电池
时间:2019-07-07 03:36 来源:优发国际线,优发国际开户注册 点击:

  他们正在 Lawrence Berkeley 尝试室的国度能源研究科学计较核心(NERSC)的超等计较资本长进行的大规模动力学模仿,该聚合物具有连系挪动硫的亲和力,而且还预测该聚合物可用于正在电池的分歧充电形态下连系分歧的硫物质。操纵 Lawrence Berkeley 尝试室的高级光源和阿贡国度尝试室的电化学尝试室进行的尝试了这些预测。

  研究人员发觉,取保守的锂硫电池比拟,颠末100次以上的充电轮回后,新型锂硫电池的容量尚能提高一倍。

  锂硫电池是替代电动汽车中通俗锂离子电池极具前景的候选者,由于它们更廉价,分量更轻,而且可认为不异质量前提下储存近两倍的能量。可是,跟着时间的推移,锂硫电池变得不不变,电极变差,了其普遍采用。

  【图注】此图展现锂硫电池单位轮回过程中复杂离子簇的构成。这些离子簇由阳离子聚合物粘合剂,电池电解质和阴离子硫活性材料构成。

  研究人员发觉,取保守的锂硫电池比拟,颠末100次以上的充电轮回后,种新型聚合物锂硫电池新型锂硫电池的容量尚能提高一倍。

  当锂硫电池储存和能量时,化学反映发生可挪动的硫,取电极断开毗连,导致分化并最终降低电池的容量。为了使这些电池愈加不变,研究人员一曲勤奋开辟用于电极的涂层,而且开辟新的聚合物粘合剂将电池组件粘合正在一路。这些保守粘合剂旨正在节制或减轻电极的膨缩和开裂,新的粘合剂则更进一步。来自 Lawrence Berkeley 尝试室锻制研究核心的研究人员设想了一种聚合物,通过选择性地连系硫,将硫连结正在接近电极的,抵消其迁徙的倾向。

  近期,由美国能源部 Lawrence Berkeley 国度尝试室科学家所带领的研究小组发觉,取保守锂硫电池比拟,新型锂硫电池组件的容量翻倍,并正在高电流密度下的充电周期跨越100次,这是电动汽车(EV)和航空范畴采用的环节机能目标。他们通过设想一种新聚合物粘结剂来积极调理锂硫电池中的环节离子传输过程,并展现了它正在程度上若何阐扬感化。

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  Lawrence Berkeley 尝试室锻制研究所的科学家Brett Helms说:“新聚合物就像一面墙。理论与实验结合建立一硫磺负载正在碳从体的孔隙中,然后由聚合物密封,因为硫磺参取电池的化学反映,聚合物带负电荷硫化合物逛离出去,进而发生了下一代电动汽车”。

  研究小组进一步研究了新型聚合物粘合剂制备的锂硫电池的机能。通过一系列尝试,他们可以或许阐发和量化聚合物若何影响硫阴极中的化学反映速度,这是实现这些电池的高电流密度和高功率的环节。通过持久轮回使电池的电容量添加近一倍,新型聚合物提高了锂硫电池的容量和功率。美国能源部能源储存研究结合核心(JCESR)对新型聚合物的合成,理论和特征的分析理解使其成为原型锂硫电池的环节构成部门。

  下一步是领会正在充电和放电过程中以及正在分歧充电形态下可能发生的动态布局变化,指点锻制理论设备的David Prendergast和理论设备项目标科学家Tod Pascal成立了一个模仿测试聚合物行为的假设。Prendergast说:“我们现正在能够靠得住而高效地对这些粘合剂中的硫化学进行建模,基于从消融的含硫产物细致量子力学模仿。


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