三维有序多孔碲碳复合物及自支撑碲纳米线薄膜在锂二次电池中的应用获得新进展

氧族元素(比如氧、硫、硒)可以与金属锂可逆的发生电化学反应并且表现出较高的电池容量近年来引起了研究工作者的极大兴趣。然而由于这些氧族元素自身电导率差而且不易独立成膜,在电极制备过程中往往需要引入大量的导电炭黑及粘结剂作为辅助材料。这些辅助材料一方面降低了电池的比容量,另一方面为电解液与炭黑发生副反应提供了机会进而导致电池循环性能变差。具有高电导率的碲为开发容量大、循环稳定性好的锂二次电池提供了可能性。

中国科学技术大学俞书宏教授与新加坡科技局材料与工程研究院宗昀博士、刘昭林博士等合作者制备出了三维有序多孔碲碳复合物并将其用于锂二次电池正极材料。通过优化电解液组成,成功的克服了锂碲电池工作电压低的缺点。利用二甲亚砜的溶剂化效应将其平均放电电压提高到了2.0伏,并确保了电池在150次循环内没有明显的容量衰减。由于碲自身电导率高,锂碲电池表现出比锂氧、锂硫及锂硒电池更为优异的倍率性能,从而使其在大电流充放电时具有更高的比容量。针对碳材料对电池比容量及循环性能的负面影响,他们将水热法制备的碲纳米线组装成自支撑薄膜,其体积比容量是传统锂离子电池正极材料的三倍。相关工作发表在上Advanced Energy MaterialsUntitled