參賽序號：19
海報主題
運用多硫化物捕陷層研製高性能鋰硫電化學電池
系級
材料科學及工程學系
指導老師及參賽學生
指導老師：鍾昇恆
參賽學生：郭昱均
構想說明
鋰硫電化學電池作為最具潛力的下一代高能量密度應用電池之一，其能量密度可達2600Wh kg-1 ，越來越受到人們的關注。本專題將探討現今鋰硫電池所遭遇到的技術瓶頸以及性能限制，主要將解決下述的兩大挑戰。第一個挑戰來自於材料的物化性質，鋰硫電池的高容量硫電極及其終端放電產物硫化鋰均為絕緣的活性物質，造成電極電阻較高，從而導致電化學硫利用率往往低於 50%，使得硫電極的高理論容量難以實現。第二個挑戰來自於電池電化學特性，在鋰硫電池放電-充電過程中，固相的活性物質將形成液相的多硫化物，由於液相多硫化物很容易溶解在液態電解質中，液相多硫化物很容易從硫電極中擴散出去並在電池内造成一系列破壞與穿隧效應。針對這些問題，本專題在電池中放置一種導電的多孔性多硫化物捕陷層以抑制液相多硫化物的流失，透過多硫化物捕陷層以抑制液相多硫化物的自由散失，並保持被捕陷的多硫化物的反應活性及透過多硫化物捕陷層的高導電性提升硫電極的電化學反應力。結果表明，碳紙捕陷層的應用將放電容量從 500 mA∙h g-1 提高到 1,300 mA∙h g-1 以上，並達到了 200次循環壽命。
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