硫化物全固态电池高容量正极材料研究取得新突破

　　3日，中国科学院青岛生物能源与过程研究武建飞研究员带领的先进储能材料与技术研究组，研发出用于全固态锂硫电池的新型硫化锂正极材料，能量密度超过600瓦时每千克。该研究为开发高能量密度的全固态电池提供了新的方法和思路，与目前已商业化的锂离子电池相比，其能量密度高出1倍有余，且成本更低。相关研究成果发表于国际学术期刊《Small》。

　　双掺杂硫化锂正极全固态电池的性能。中国科学院青岛生物能源与过程研究所供图

　　硫化物全固态电池是一项颠覆性的世界前沿科学技术，具有高能量密度、快速充放电、低温性能优异以及高安全性、长寿命等优点。然而，硫化物全固态电池正极材料的研究仍然存在挑战。

　　研究团队利用铜离子、碘离子共掺杂策略，来提高硫化锂正极的导电性及反应活性。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。

　　这一策略显著提高了电池的容量、倍率及循环性能。研究表明，在室温条件下，这种改性的硫化锂正极在低倍率下放电容量是原始材料的6.65倍。即使在高倍率下充放电，电池的容量也能保持得很好，显示出了优异的循环稳定性。

　　武建飞介绍，该硫化锂正极材料显示出每克1165.23毫安时的高比容量，接近理论值每克1167毫安时。在常温下循环6200次后，其容量仍可保持84.4%。搭配商业化的硅碳负极组装全电池后，常温下循环400次放电，电池的比容量仍保持初始容量的97%以上。

　　据介绍，新材料可有效解决液态锂硫电池“穿梭效应”等问题。此外，该材料具有高能量密度和长循环寿命等特性，在电动汽车行业具有极高的商业价值和广阔的应用前景。