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业内普遍将锂硫电池作为化学储能的未来发展方向,然而一直以来,锂硫电池面临多硫化锂“飞梭效应”和金属锂“界面不稳定”的关键挑战。科研人员往往使用硝酸锂添加剂来解决上述问题,但是硝酸锂、炭黑、单质硫共存的电池体系存在安全隐患。
不过,现在这一局面有望大幅改观。中科院大连化学物理研究所储能技术研究部研究员张华民、李先锋和副研究员张洪章团队,设计、制备出一款不含硝酸锂的高性能电解液,实现了在锂硫电池器件中的应用,这给锂硫电池电解液材料的设计制备带来了新思路。
那么这款高性能电解液有哪些技术上的突破、锂硫电池的优势以及前景如何,围绕这些问题,记者专访了张华民。
高性能电解液问世
中国能源报:您所在的团队设计、制备出这款电解质溶液,其性能优势有哪些?
张华民:首先,自制电解液的安全性好。此前锂硫电池用的电解液含有大量的硝酸锂,其与碳硫复合物混合时,成分与“黑火药”类似,因此存在很大的燃爆隐患。我们团队研制的电解液不含硝酸锂,安全性更加优异。
其次,自制电解液的稳定性好。研发的电解液可以使锂硫电池连续稳定循环30次以上,按照一天充放电一次的使用模式,该电池可以确保无人飞机长达1个月的不间断飞行。这一性能属于目前公开报道的最好性能。
再次,自制电解液的容量发挥好。研发的电解液采用二氧戊环(DOL)作为溶剂,首次实现了较高的容量发挥,使锂硫电池在0.2C的快速充放电过程中依然达到350Wh/kg的能量密度。
中国能源报:取得电解液材料研究进展,前后用时多久?
张华民:电解液是决定锂硫电池性能的关键材料之一,是锂硫电池技术发展的瓶颈技术。自2013年10月,团队开始将电解液作为主要突破点,致力于开发出安全性好、使用寿命长的锂硫电池。到2016年8月,团队在电解液领域取得初步进展,研制出一类不含硝酸锂的高性能电解液,并在大容量(4—60Ah)锂硫电池中获得成功应用,研发历时2年零10个月。
技术攻关锂硫电池挑战
中国能源报:团队在电池技术方向上,专攻哪些技术方向?
张华民:目前,大连化物所储能技术研究部在电池领域的研究主要侧重三个方向:一是大规模、固定式电池储能技术,包括全钒液流电池、锌溴液流电池、锌镍液流电池及铅碳电池;二是高比能、动力电池技术,如锂硫电池。研究重点是开发电池关键材料,例如电解液、碳硫复合物、隔膜等。三是可在环境温度零下40℃—零上50℃运行的全天候,高能量密度、高放电倍率电池。
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北极星储能网获悉,9月12日,四川攀枝花市钒钛高新区管委会与四川发展兴欣钒能源科技有限公司签订战略合作框架协议。川发兴能公司将在钒钛高新区投资建设12万立方米/年短流程钒电解液制备产线,打造国内规模最大的钒电解液生产基地。据了解,近年来,钒钛高新区深入实施工业强市战略,积极招引钒电池储
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