全固态锂硫电池能从根本上解决液态锂硫电池的“穿梭”效应，同时兼具高能量密度和长循环，极具市场前景。与硫正极相比，硫化锂正极在循环稳定性、与负极的兼容性等方面更具优势，不过，硫化锂正极全固态电池存在导电性差和动力学缓慢的问题，严重阻碍了其商业化应用。
而在近日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所的研究团队成功开发出了基于硫化锂正极的高比能长循环全固态锂硫电池，这种新型电池的能量密度超过600 Wh/kg，比目前商业化的锂离子电池高出一倍以上。
针对硫化锂正极全固态电池存在的问题，研究团队提出了利用Cu+、I-离子共掺杂策略来提高硫化锂正极的导电性及反应活性。密度泛函理论（DFT）计算表明，Cu+、I-双离子共掺杂能够显著降低锂离子扩散能垒，促进锂离子扩散，从而提高双掺杂Li2S电池的电化学性能。
测试结果表明，同常规硫化锂正极相比，双掺杂硫化锂正极的锂离子扩散系数提高了5个数量级，电子电导率提高了2个数量级，从本征上解决了硫化锂正极的绝缘性问题。该硫化锂正极显示出1165.23 mAh g-1的高比容量，接近理论值1167 mAh g-1，并且在常温下循环6200次后，其容量仍可保持84.4%，搭配商业化的Si-C负极组装全电池后，常温下循环400次放电比容量仍保持初始容量的97%以上。
据悉，研究团队的这一突破为高能量密度全固态电池的开发提供了新方法和新思路，并且因该固态电池不使用稀有金属，彻底解决了锂电正极材料的高成本难题，未来有望在电动汽车等领域得到广泛应用。
最前沿的电子设计资讯
