硫化物全固態電池高容量正極材料研究取得新突破

　　3日，中國科學院青島生物能源與過程研究武建飛研究員帶領的先進儲能材料與技術研究組，研發出用于全固態鋰硫電池的新型硫化鋰正極材料，能量密度超過600瓦時每千克。該研究為開發高能量密度的全固態電池提供了新的方法和思路，與目前已商業化的鋰離子電池相比，其能量密度高出1倍有余，且成本更低。相關研究成果發表于國際學術期刊《Small》。

　　雙摻雜硫化鋰正極全固態電池的性能。中國科學院青島生物能源與過程研究所供圖

　　硫化物全固態電池是一項顛覆性的世界前沿科學技術，具有高能量密度、快速充放電、低溫性能優異以及高安全性、長壽命等優點。然而，硫化物全固態電池正極材料的研究仍然存在挑戰。

　　研究團隊利用銅離子、碘離子共摻雜策略，來提高硫化鋰正極的導電性及反應活性。測試結果表明，同常規硫化鋰正極相比，雙摻雜硫化鋰正極的鋰離子擴散系數提高了5個數量級，電子電導率提高了2個數量級，從本征上解決了硫化鋰正極的絕緣性問題。

　　這一策略顯著提高了電池的容量、倍率及循環性能。研究表明，在室溫條件下，這種改性的硫化鋰正極在低倍率下放電容量是原始材料的6.65倍。即使在高倍率下充放電，電池的容量也能保持得很好，顯示出了優異的循環穩定性。

　　武建飛介紹，該硫化鋰正極材料顯示出每克1165.23毫安時的高比容量，接近理論值每克1167毫安時。在常溫下循環6200次后，其容量仍可保持84.4%。搭配商業化的硅碳負極組裝全電池后，常溫下循環400次放電，電池的比容量仍保持初始容量的97%以上。

　　據介紹，新材料可有效解決液態鋰硫電池“穿梭效應”等問題。此外，該材料具有高能量密度和長循環壽命等特性，在電動汽車行業具有極高的商業價值和廣闊的應用前景。