Saft团队开发出第一款金属氢化物-硫锂离子电池

Saft团队开发出第一款金属氢化物-硫锂离子电池

位于法国的电池主帅Saft与巴黎Est大学的同事们一起，在一个具有硫阴极和LiBH4电解质的完整的固体电池中首次使用纳米复合金属氢化物作为阳极。

该电池单元在1.8V和1.4V时放电平台显示了910 mAhg-1的高可逆容量，在超过25个首次充电/放电循环后容量保持在初始值的85%。关于他们的开发的一篇论文发表在“电力学报”杂志上。

由于它们在工作电压约为2.2V时的高的比能量，锂-硫（Li-S)电池是下一代可再充电锂电池最具吸引力的候选材料之一。对于Li-S电池的组装，由于其高的理论容量（Li,3860 mAhg-1;S,1672 mAhg-1)，作为负极的金属锂通常与作为正极活性材料的硫配对，然而，由于电池的起火或爆炸，使用金属锂会产生严重的安全隐患，因此，考虑用高容量阳极替代，不失为一个有趣的方法。

近年来，由于锂离子电池（LiBs)其理论Li储存容量高，因此金属氢化物（MH）已经被提出来作为锂离子电池的突破性的负极材料，而其合适的工作电位为0.1-1.0V，相对于Li+/Li.MgH2和TiH2分别表现出2038 mAhg-1和1074 mAhg-1的高的理论容量。平均电位分别为0.5和0.16V对Li+/Li。这些氢化物在具有LiBH4为固体电解质（SE）及金属锂作为阳极的全固体（ASS）电池单元中表现出优异的性能，然而，它们作为负极活性材料在完整的电池单元中实施尚未实现。

需要找到具有相似的理论容量和与电解质相容性的合适的锂基正极材料以使它们配对。在这种情况下，硫/硫化锂(S/Li2S)氧化还原对似乎是理想的候选者。实际上其已经被证明。在采用LiBH4作为固体电解质（在50次循环之后～800 mAhg-1）的ASS电池中提供了优异的相容性和性能。由于这个鼓舞人心的背景，我们决定在一个ASS电池中使用集成的S/Li2S对来评估MH阴极的性能。

——López-Aranguren等

该团队使用一种氢化物基纳米复合材料0.8MgH2-0.2TiH2作为阳极材料，LiBH4由于其在120℃时的10-3Scm-1的高的Li+导电率而作为固体电解质。

该电池单元的氧化还原反应可以写为：

Li2S+MgH2/TiH2←→S+2LiH+Mg/Ti1.7/2.0V对Li=Li+

据我们所知，这是最好的第一个使用金属氢化物作为阳极的高容量全固体电池，对该氧化还原系统，设想了在较低温度下与高Li+导电率的其他固体电解质如Lim(BH4)nX(X=CI.Br.I)的相容性。为了提高电池的整体性能，将对阴极和阳极复合材料作进一步的研究。

——López-Aranguren等

根据第607040号授权协议，通过Marie CurieITN ECOSTORE项目，该研究得到欧盟第七框架计划的资助以用于研究技术开发和示范。

（信息来源：2017.5.5 Green Car Congress) 戴朝典 编译