突破性發(fā)展提升了鈉硫電池的性能

臥龍崗大學(xué)的研究人員已經(jīng)制造出一種納米材料，該納米材料可作為室溫鈉硫電池的優(yōu)質(zhì)陰極，使它們成為大規(guī)模儲(chǔ)能的更具吸引力的選擇。

他們的研究結(jié)果發(fā)表在《自然通訊》上，并在編輯的重點(diǎn)網(wǎng)頁(yè)上進(jìn)行了介紹。

室溫鈉硫電池是下一代能量存儲(chǔ)的誘人命題，需要滿足不斷增長(zhǎng)的需求。具有高能量密度和長(zhǎng)循環(huán)壽命的優(yōu)質(zhì)室溫鈉硫電池將為大規(guī)模固定存儲(chǔ)提供低成本和競(jìng)爭(zhēng)性技術(shù)，從而促進(jìn)向可再生能源的轉(zhuǎn)變。

但是，室溫鈉硫電池當(dāng)前遭受快速容量衰減和低可逆容量的困擾。

研究人員通過(guò)創(chuàng)建一種納米材料克服了這個(gè)問(wèn)題，納米材料被植入摻雜氮的多孔碳納米管中，硫化鎳納米晶體在用作陰極時(shí)表現(xiàn)出出色的性能。

UOW的超導(dǎo)和電子材料研究所的首席研究員王云霄博士和周樹(shù)雷副教授表示，自2016年以來(lái)，他們的研究團(tuán)隊(duì)一直在研究室溫鈉硫電池。

王博士說(shuō)：“目前，鈉硫電池的實(shí)際能量密度與理論值相差甚遠(yuǎn)。”

由于它們的絕緣性和緩慢的氧化還原動(dòng)力學(xué)以及反應(yīng)中間體的溶解和遷移，有問(wèn)題的硫陰極主要阻礙了它們的實(shí)際應(yīng)用。

研究小組在突破之前嘗試了多種不同的材料。新的納米材料不僅具有卓越的性能，而且還適合大規(guī)模生產(chǎn)并因此商業(yè)化。

博士 候選人閆子超先生致力于這項(xiàng)工作所需的復(fù)雜實(shí)驗(yàn)。

嚴(yán)先生說(shuō)：“我們嘗試了許多碳主體，最后發(fā)現(xiàn)植入了氮摻雜的多孔碳納米管的硫化鎳納米晶體可以作為多功能的硫主體。”

“我們發(fā)現(xiàn)主體內(nèi)部的連續(xù)碳主鏈可以提供短的離子擴(kuò)散路徑和快速的傳輸速率。并且氮摻雜位和硫化鎳極性表面能夠增強(qiáng)多硫化物的吸附能，從而導(dǎo)致強(qiáng)大的催化活性。向多硫化物氧化。

“這表明帶有這種硫主體的鈉硫電池有可能提供更長(zhǎng)的循環(huán)壽命和快速充電和放電的高性能。”

周教授說(shuō)，下一步就是擴(kuò)大這種材料的生產(chǎn)。

“我們以前的所有論文，包括本論文，都集中在如何尋找有效的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模研究宿主上。我們小組的下一步是將鈉硫電池從實(shí)驗(yàn)室規(guī)模發(fā)展到工業(yè)規(guī)模，并進(jìn)行研究。該電池系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用。”