多硫化碳炔：开启锂电池正极材料新纪元

多硫化碳炔：开启锂电池正极材料新纪元

引用

科学网

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来源

1.

https://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2024/6/380148.shtm

2.

https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2024/6/525074.shtm

3.

https://www.chemsoon.com.cn/article/176.html

4.

http://m.nanoer.net/main/view?id=65438

5.

https://gngfzxb.ecust.edu.cn/article/doi/10.14133/j.cnki.1008-9357.20240619002?viewType=HTML

多硫化碳炔，这种听起来有些陌生的化学物质，正在成为下一代锂电池的关键材料。作为硫化碳炔的一种，多硫化碳炔因其独特的结构和优异的性能，正在锂电池领域引发一场革命。

多硫化碳炔是一种有机高分子化合物，其分子结构中包含碳主链和硫侧链。这种独特的结构赋予了它优异的电化学性能：

• 高理论比容量：硫元素具有较高的理论比容量（1675mAh/g），远高于目前常用的钴酸锂（140mAh/g）和磷酸铁锂（170mAh/g）等正极材料。
• 良好的导电性：碳主链提供了良好的电子传导路径，解决了传统硫基材料导电性差的问题。
• 稳定的循环性能：多硫化碳炔在充放电过程中结构稳定，不易发生体积膨胀，具有较长的循环寿命。

多硫化碳炔作为锂电池正极材料，展现出了显著的优势：

• 高能量密度：以多硫化碳炔为正极的硫锂离子电池，能量密度可达到300-400Wh/kg，与目前主流的三元锂电池相当，但安全性更高。
• 安全性好：多硫化碳炔正极材料在充放电过程中不会产生枝晶，避免了因枝晶生长导致的短路和热失控问题。同时，其氧化性较弱，不易与电池中的有机物质发生反应，进一步提高了安全性。
• 资源丰富：多硫化碳炔的制备原料主要是碳、氮、硫等元素，这些元素在地球上的储量丰富，不受镍、钴等稀缺资源的限制。

尽管多硫化碳炔展现出巨大的潜力，但其产业化仍面临一些挑战：

• 制备成本：目前多硫化碳炔的制备工艺较为复杂，生产成本较高。特别是关键原料聚丙烯腈的价格曾一度高达3300元/100克，严重制约了产业化进程。
• 性能优化：虽然多硫化碳炔的理论性能优异，但在实际应用中仍需进一步优化其导电性和循环稳定性。

令人振奋的是，多硫化碳炔的产业化正在加速推进：

• 原料成本大幅降低：通过技术突破，国产聚丙烯腈的品质已达到进口水平，而价格仅为进口产品的1/300，为大规模生产扫清了障碍。
• 技术不断进步：研究人员正在通过改性处理和结构优化，进一步提升多硫化碳炔的电化学性能。
• 政策支持：随着国家对新能源产业的持续支持，硫锂离子电池作为新型储能技术，有望获得更多的政策和资金扶持。

多硫化碳炔作为下一代锂电池正极材料的潜力巨大。随着技术的不断进步和成本的持续降低，我们有理由相信，这种发源于中国的新型材料将在全球能源存储领域占据重要地位，为实现“碳达峰、碳中和”目标贡献中国智慧。