在電池科技的前沿，一項(xiàng)關(guān)于鋰硫電池的創(chuàng)新研究正引發(fā)廣泛關(guān)注。由DGIST能源科學(xué)與工程系的Jong-sung Yu教授帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)，在Kunwoo Lee的精心組織下，成功研發(fā)出一種全新的氮摻雜多孔碳材料，這一突破性發(fā)現(xiàn)有望極大提升鋰硫電池的充電速度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
長(zhǎng)久以來(lái)，鋰離子電池雖被視作電動(dòng)汽車等環(huán)保領(lǐng)域的核心動(dòng)力，但其有限的儲(chǔ)能能力和高昂的生產(chǎn)成本一直是制約其發(fā)展的瓶頸。鋰硫電池則因其更高的能量密度和硫材料的低成本優(yōu)勢(shì)，被視為極具潛力的替代者。然而，鋰硫電池在快速充電過(guò)程中硫利用效率低，以及放電過(guò)程中多硫鋰化物的遷移問(wèn)題，一直阻礙著其商業(yè)化進(jìn)程。
為了攻克這些難題，Yu教授的團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種全新的氮摻雜多孔碳材料，并將其應(yīng)用于鋰硫電池的陰極。這種材料不僅能在快速充電條件下保持高能量容量，還能有效抑制多硫鋰化物的遷移，顯著提升電池性能。據(jù)研究顯示，采用這種新型碳材料的鋰硫電池，在12分鐘的快速充電條件下，容量達(dá)到了705 mAh g?1，是傳統(tǒng)電池的1.6倍。在1000次充放電循環(huán)后，電池仍能保持82%的容量，展現(xiàn)出卓越的穩(wěn)定性。
新材料的合成過(guò)程同樣值得稱道。研究團(tuán)隊(duì)采用鎂和ZIF-8熱還原法，成功制備出這種高石墨化、多孔的碳材料。ZIF-8作為一種金屬-有機(jī)骨架材料，以其高熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，以及獨(dú)特的多孔結(jié)構(gòu)，為碳材料的合成提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在高溫下，鎂與ZIF-8中的氮發(fā)生反應(yīng)，使碳結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，同時(shí)形成多樣化的孔隙結(jié)構(gòu)，為硫的負(fù)載和電解質(zhì)的接觸提供了優(yōu)越的環(huán)境。
研究團(tuán)隊(duì)還得到了阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室哈利勒·阿明博士領(lǐng)導(dǎo)的合作小組的支持，進(jìn)行了深入的顯微鏡分析。分析結(jié)果顯示，硫化鋰在新開發(fā)的碳材料層狀結(jié)構(gòu)中呈特定方向形成，進(jìn)一步驗(yàn)證了氮摻雜和多孔碳結(jié)構(gòu)對(duì)硫負(fù)載和充電速度的增強(qiáng)作用。
Jong-sung Yu教授對(duì)此次研究的成果充滿信心：“我們希望通過(guò)這種簡(jiǎn)單的鎂合成方法，能夠大幅提升鋰硫電池的充電速度，并推動(dòng)其商業(yè)化進(jìn)程。這一成果不僅為鋰硫電池的發(fā)展開辟了新的道路，也為電池科技的進(jìn)步貢獻(xiàn)了一份力量?！?/p>
