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案例11 导电材料对于锂硫电池动力学性能的影响
2023-03-13  
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背景信息

近年来,随着新能源汽车、电网储能和便携电子产品市场的不断发展,社会对高比能电池的需求也在不断增加,传统基于金属氧化物-石墨负极的离子电池已经逼近材料的能量密度极限,很难在能量密度方面有大的提升。锂硫电池被认为是目前最具希望的下一代高比能电源,未来极有可能取代传统锂离子电池。

  案例正文

锂硫电池硫电极活性物质氧化态(S8)和还原态(Li2S)均是绝缘体,加之独特的固-液-固反应路径,导致其对电极导电微结构十分敏感。导电剂作为电极导电网格的主要组分,其电导率、形态等对电极导电网络的形态和效能具有重要影响,因此导电剂对硫电极性能具有重要影响,特别是动力学性能。

  本案例以液相超声法制备纳米石墨片替代传统超导炭黑,在电极中组成包裹硫颗粒的大开口三维高导电网络,减缓了大电流条件下电极的钝化,提升了硫电极第二阶段电子传输的效率。本案例通过展示使用高导电纳米石墨片电极微观结构,反应图示和相关电化学曲线,让学生在脑海中建立起电极结构和效能之间的联系,让学生思考电极性能的改善是来自于于电极内活性物质扩散速度加快还是导电材料更高的石墨化程度和导电率,这样可以促进行学生对电极过程和动力学相关内容的消化吸收,锻炼学生综合运用知识的能力。主要展示的案例图片和数据如下:

1 纳米石墨片与碳黑微观形貌[1]

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