近期，溫州大學(xué)研究團隊設(shè)計開發(fā)了Tb（鋱）電子存儲器，幷將其應(yīng)用于鋰硫電池（Li?S電池）中，使該電池展現(xiàn)出極爲(wèi)出色的電化學(xué)性能、循環(huán)穩(wěn)定性、高硫載量和貧電解液能力，所以有望迎來大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用。
不同Tb電子存儲器SRR機理示意圖（圖源：Zhi Yang/Wiley Online Library）
鋰硫電池是以硫元素作爲(wèi)正極材料，金屬鋰作爲(wèi)負極材料的一種儲能電池，理論比能量達到2600Wh/kg，遠遠高于商業(yè)上廣泛應(yīng)用的鈷酸鋰電池的容量，因此被公認爲(wèi)是目前常用鋰離子電池的最理想代替品之一，更適合應(yīng)用在電動車、電動飛機等産品中。此外，該電池中的硫材料具有來源廣泛、價格低廉和對生態(tài)環(huán)境較爲(wèi)友好的特點。
但是，Li?S電池也存在一定的不足，比如單質(zhì)硫的導(dǎo)電性較差，可溶性多硫化物（LiPSs）的積累和穿梭。LiPSs的穿梭效應(yīng)會導(dǎo)致活性材料損失和死硫形成、以及金屬鋰負極腐蝕，進而嚴重影響電池的質(zhì)量。爲(wèi)了解決上述的問題，溫州大學(xué)研究者向鋰硫電池中引入了稀土催化劑，以加速可溶性多硫化物的轉(zhuǎn)化，減少LiPSs在電解質(zhì)中的積累和遷移。
鋰硫電池圖片
研究表明，Tb電子存儲器能夠在Li?S電池循環(huán)過程中動態(tài)釋放/接收電子，幷通過化學(xué)鍵如Tb?S吸附多硫化物，降低活化能壘，加速電子和鋰離子傳輸，同時能選擇性催化長鏈和短鏈多硫化物轉(zhuǎn)化，因此表現(xiàn)出良好的電化學(xué)性能。其中，引入Tb3+/4+電子存儲器的Li?S電池具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性、高硫載量和貧電解液能力。
