能源存储革命研究人员开发出用于稳定锂硫电池的金属纳米团簇

13 10月 2023

2023-10-13 20:31

由于最近间歇性可再生能源的出现和电动汽车的采用，市场对高效能源存储系统的需求不断增加，而锂硫电池（LSB）的存储能量是传统锂离子电池的三到五倍，成为一种有前景的解决方案。LSB使用锂作为阳极，硫作为阴极，但这种组合也带来了挑战。问题之一是“穿梭效应”，即循环过程中形成的中间多硫化锂（LiPS）物质会在阳极和阴极之间迁移，导致容量衰减、低生命周期和较差的倍率性能。

其他问题还包括锂离子吸收过程中硫阴极的膨胀，以及电池运行过程中绝缘锂硫物质和锂枝晶的形成。虽然已采用各种策略（例如阴极复合材料、电解质添加剂和固态电解质）来应对这些挑战，但这些策略还涉及限制LSB进一步发展的权衡和考虑。

近日，凭借高可设计性以及独特的几何和电子结构，原子级精确的金属纳米团簇（尺寸为1-3纳米的金属原子聚集体）在材料研究方面受到了相当大的关注，包括LSB。然而虽然已经提出了金属纳米团簇的许多合适的应用，但仍然没有其实际应用的例子。

据外媒报道，由东京理科大学（Tokyo University of Science，TUS）Yuichi Negishi教授领导的日本和中国研究团队利用铂（Pt）掺杂金（Au）纳米团簇Au24Pt（PET）18（PET：苯乙硫醇，SCH2CH2Ph）的表面结合特性和氧化还原活性，以作为LSB中的高效电催化剂。相关研究已发表于期刊《Small》。