利用废弃粉煤渣制备高能量密度
领域:新能源行业:能量转换与储存
发布者:闵...
储能电池目前,不管是智能电网、新能源汽车、还是智能手机等设备其电力存储主要是利用锂离子电池体系。但是由于锂离子电池其理论能量密度的局限性,很难超过300 Wh·kg-1。为满足更高能量密度的要求,锂硫电池被誉为最优希望替代锂离子电池的下一代电池体系。利用硫作为正极材料的锂硫电池,其材料理论比容量和电池理论比能量较高,分别达到1672mAh·g-1和2600Wh·kg-1。虽然锂硫电池具有高容量、高比能量等优点,但是目前其存在着活性物质利用率低、循环寿命低和安全性差等问题,这严重制约着锂硫电池的发展。造成上述问题的主要原因有以下几个方面:1,单质硫不导电,增加了正极材料的极化,降低电池倍率性能;2,反应过程产生的长链多硫化物,在电池正负极穿梭,增加了正极活性材料的损失,降低电池循环性能;3,电池反应的最终产物是Li2S,它比反应初始材料的密度要大得多,所以在电池反应体系中,体积膨胀问题和Li2S粉化问题,降低了电池安全性。本成果利用工业废弃粉煤渣,通过一定方法的与单质硫混合,通过一定方法的前处理后,与单质硫在物理复合,可以将硫渗入粉煤渣围观结构中,粉煤渣的硅碳材料可以提升电子传输,独特的围观结构可以在物理上对硫进行限域,里面的一些金属氧化物可以对多硫化物进行化学吸附,从而综合提升电池的倍率性能、循环性能。又因为其廉价的成本,简单的方法,所以很值得商业推广。主要研究内容包括:对工业废物粉煤渣的前处理,包括一定的洗涤和粒径范围控制;研究粉煤渣与单质硫的最优比例配方,得到性能最优的锂硫电池正极复合材料。研究最优的正极材料、导电剂、粘接剂和溶剂的比例,既要达到最优的性能,同时满足工业生产中的成本和工艺要求;研究最优的极片厚度,厚度太薄,不能满足成品电池能量密度要求,厚度太好,加重电池极化,增大内阻,降低电池性能;在实验室得到初步的数据后,进行软包中试,进一步确定商业成品电池的工艺配方和安全要素,最后进行可靠的工业化锂硫电池生产。 照片资料:实物照片: