硫黄と有機物の直接反応による高性能硫黄電池用正極の開発と科学

基于硫与有机物直接反应的高性能硫电池正极的开发与科学

基本信息

批准号：
22K19073
负责人：
吉川浩史
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Kwansei Gakuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19073/
关键词：
硫黄二次電池共重合重合

项目摘要

リチウム硫黄電池は理論容量1670ｍAh/ｇと従来のリチウムイオン電池の10倍以上の高容量をもち、硫黄が安価な物質であることから、次世代二次電池として期待されているが、ポリスルフィドの溶出により、サイクルが進むにつれ容量が大幅に減少することが問題となっている。本研究では、電気化学反応中の硫黄の溶出を防ぐことを目的に、硫黄をアリールジチオールで架橋した逆加硫体や硫黄とアルコールからなる共重合体の創製を試み、その電気化学特性を検討した。具体的には、アルコールと硫黄を重量比1:5になるように計量し、試験管に入れ、窒素雰囲気下、400℃の温度で2時間還流を行った。その後、反応していない硫黄を除くため、窒素雰囲気下、300℃で加熱しSACを作成した。最後に、SAC30wt％、トーカブラック50wt％、PVDF 20wt％からなる正極ペーストを作製してAl箔に塗工し、薄膜正極を作製した。これを用いて、0.4Ｍ LiTFSI、0.28Ｍ LiNO3、DOL、DMEからなる電解液、カーボンコートセパレーター、および負極のLiから成るリチウム硫黄電池を作成し、その電池特性を計測した。結果についてであるが、アルコールの炭素の数、OH基の位置、炭素からハロゲン原子を変えた12種類のSACを合成した。物性測定では、IR測定からアルコールの炭素、XRD測定からは硫黄に由来するピークが見られ、ペレットでの抵抗率を測定したところ12種類全てが絶縁性であったので、アルコールと硫黄が混合されていること以外は硫黄と大差がないことが判明した。しかし、充放電測定でSACに大きく変化が現れ、SACを電池にすると、2-ヘキサノール、オクタノール、クロロブタノールの電池特性が良好で、初期容量1600ｍAｈ/ｇ以上で100サイクル目までで700ｍA/ｇ以上を維持していた。

锂硫电池的理论容量为1670 mAh/g，其高容量超过传统锂离子电池的10倍以上，预计将是下一个代价的次要电池，但预计将是下一个电池 - 一代次级电池。在这项研究中，为了防止电化学反应期间的硫磺洗脱，我们将尝试创建由硫化物或硫的反向和硫酸盐和硫酸盐和电化学特征组成的共聚物。具体而言，将酒精和硫的测量为1：5，放在试管中，在氮气中，在400°C下返回2小时。后来，为了去除无反应的硫，我们在300°C加热了它，以在氮气气氛下创建囊。最后，将带有SAC30WT％，Toka Black 50wt％和PVDF 20wt％的阳性糊状糊剂应用于Al Foil，并形成了薄膜肖像。使用此功能，创建了一个由负电极LI组成的0.4m litfsi，0.28m lino3，dol，dme，碳涂层分离器和锂硫电池，以测量电池特性。关于结果，合成了12种类型的SAC，其中合成了碳的碳数量，OH基团的位置和碳原子的位置。在物理特性中，源自酒精的碳到达酒精碳的峰，以及XRD测量值，当测量颗粒中的耐药性时，所有12种类型的类型都被隔热，因此将其混合在一起。除了正在做的事情外，与硫没有什么大区别。然而，在充电电量测量中出现SAC发生了重大变化，当SAC用作电池时，2-己醇，辛烷值和氯布托醇的电池特性很好，初始容量为1600mAh/g，以上是1600mAh/g到100个周期。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Electron Storage Performance of Hybrid Materials Comprising Polyoxometalates and Carbon Nanohorns as Cathode-Active Materials

包含多金属氧酸盐和碳纳米角作为阴极活性材料的杂化材料的电子存储性能

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
Batteries&Supercaps
影响因子：
0
作者：
Katsuhiro Wakamatsu;Akinori Sekihara;Yoshihiko Yamaguchi;Ryo Matsushima;Daiju Matsumura;Tapas Kuila;Hirofumi Yoshikawa
通讯作者：
Hirofumi Yoshikawa

インド科学技術庁・機械工学中央研究所(インド)

印度科学技术局/中央机械工程研究所（印度）