近日,上海交通大學新能源材料研究團隊在鋰硫電池技術領域取得關鍵性突破,其研發(fā)的新型分級多孔 TiO?@NPC 陰極材料,成功解決了困擾該領域已久的多硫化物穿梭效應和體積膨脹難題。這項發(fā)表于國際權威期刊的研究成果,為鋰硫電池的商業(yè)化進程注入了強勁動力。
據研究團隊負責人介紹,鋰硫電池憑借 2500Wh/kg 的理論能量密度,被視為下一代儲能技術的重要候選,但傳統(tǒng)陰極材料存在導電性差、活性物質流失嚴重等問題。此次研發(fā)的 MOF 衍生三維立體網絡結構材料,通過納米級孔道設計構建了高效的電子傳輸通道,同時利用多孔結構的物理吸附和化學錨定作用,將多硫化物的穿梭效應降低了 60% 以上。實驗數據顯示,搭載該材料的鋰硫電池在 0.5C 倍率下首次放電容量達到 1327.35mAh/g,經過 300 次循環(huán)后容量保持率仍高達 45.3%,平均每次循環(huán)衰減僅為 0.16%,這一性能遠超現有商業(yè)鋰電池水平。
值得關注的是,該材料的創(chuàng)新設計不僅提升了電池的循環(huán)穩(wěn)定性,還實現了高硫負載下的性能優(yōu)化。研究人員通過調控材料的微觀結構,在保證硫利用率的同時,有效抑制了充放電過程中的體積變化,使電池在 10C 高倍率下仍能保持 385mAh/g 的放電容量。這種兼顧高能量密度與長循環(huán)壽命的特性,為鋰硫電池在電動汽車、大規(guī)模儲能等領域的應用開辟了新路徑。
業(yè)內專家指出,此次突破標志著我國在鋰硫電池核心材料研發(fā)上達到國際領先水平。盡管從實驗室成果到產業(yè)化仍需解決制備成本、工藝優(yōu)化等問題,但該研究為解決電化學儲能領域的 "卡脖子" 技術提供了新思路。隨著后續(xù)研究的深入,鋰硫電池有望成為推動全球能源轉型的重要技術支撐,為實現 "雙碳" 目標注入新動能。
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