我國科技大學(xué)錢逸泰院士團(tuán)隊和王功名教授課題組通過實(shí)驗和理論結(jié)合的方式，研究了金屬鈷基化合物在鋰硫化學(xué)中的動力學(xué)行為，發(fā)現(xiàn)鈷基化合物中陰離子的價電子的p能帶中心相對費(fèi)米能級的位置，是影響鋰硫電池界面電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)動力學(xué)性質(zhì)的重要因素。該研究成果日前發(fā)表在國際優(yōu)秀能源材料期刊《焦耳》雜志上。

鋰硫(Li-S)電池因高理論比容量、能量密度以及低成本等優(yōu)勢而備受關(guān)注。但充放電過程中間產(chǎn)物多硫化鋰的溶解引起穿梭效應(yīng)，嚴(yán)重限制了其實(shí)際應(yīng)用。

科研人員通過對轉(zhuǎn)化動力學(xué)性能的研究，發(fā)現(xiàn)制備的金屬鈷基化合物表現(xiàn)出完全不同的電化學(xué)動力學(xué)行為。

DFT模擬結(jié)果以及同時電荷差分密度分析表明，通過嘗試關(guān)聯(lián)不同鈷基化合物的陰離子價帶的p能帶中心位置與多硫化合物電化學(xué)轉(zhuǎn)化的動力學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)改變陰離子價電子的p能帶中心相對費(fèi)米能級的位置，能夠有效調(diào)控界面電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)動力學(xué)，從而成為影響Li-S化學(xué)動力學(xué)性能的重要因素。這一成果將為Li-S電池應(yīng)用研發(fā)起到指導(dǎo)用途。理論上，的確可以通過加大電流來提升充電速度。但是電流太大的話，電池內(nèi)部鋰離子的擴(kuò)散速度跟不上電子擴(kuò)散速度，就會導(dǎo)致電子-離子運(yùn)脫節(jié)，影響電池性能，能夠達(dá)到的充電容量也相應(yīng)減少，電池的壽命就更是慘不忍睹了，甚至?xí)衅鸹鸨ǖ奈ｋU。

所以一般來說，在不趕時間的情況下我們建議盡量用慢充，有利于延長電池的壽命。

而鋰離子的擴(kuò)散速度，和溫度、正極的材料和結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。

首先是溫度，一般來說溫度越高自然是擴(kuò)散速度越快，但是溫度過高的話也會導(dǎo)致電池壽命降低、充電安全性下降等問題。溫度過低的話同樣不行，氣溫過低的情況下，電池中的金屬鋰會發(fā)生沉積，從而造成電池內(nèi)部短路，尤其是磷酸鐵鋰離子電池。一般0℃時磷酸鐵鋰離子電池的容量大概只剩下60～70%左右，到了-20℃時就只剩下可憐的20～40%了。所以在氣候寒冷的北方冬季，電動汽車必須要有給電池模組加熱的功能，由此耗電自然也更快。