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新能源所先进储能材料及器件课题组锂硫电池、固体氧化物燃料电池项目研究取得进展
作者:新能源所 沈晓辉   部门:   时间:2015-07-23 09:22:12.0   浏览次数:3541


新能源所先进储能材料及器件课题组定位于动力电池及大规模储能电池技术研究及产品开发,通过一年多自主研发,在高性能锂硫电池、固体氧化物燃料电池阳极材料等多个项目领域取得进展。

锂硫电池作为新一代高比能量电池,其理论比能量可达2600 Wh/kg,是目前锂离子电池的3-5倍,在电动汽车动力电池领域具有广泛的应用价值。《高比能锂硫电池体系开发》项目旨在通过对现有材料及制备工艺进行系统的研究,在优化锂硫电池电解液的基础上,开发出能量密度高于300Wh/kg的锂硫全电池体系。现已开发出高硫含量(>60wt%)、高负载(>3.5mgsulfur/cm2)、首次放电比容量超过1140mAh/gsulfur的高性能电极材料,下一步的工作重点在于进一步提高其循环稳定性,以期满足实用化需求。

固体氧化物燃料电池(简称SOFC)是一种高温燃料电池技术,能够直接使用天然气、煤层气等碳氢燃料发电。SOFC最大的优势为发电效率高,其直接发电效率可达40~60%,与汽轮机联用整体发电效率可达70%以上。但是,SOFC直接使用碳氢燃料时,阳极Ni-YSZ金属陶瓷中的活性成分金属Ni会催化碳氢燃料裂解,造成阳极的严重积碳,最终导致电池失效,甚至破裂。《SOFC新型梯度功能阳极研究》旨在开发一种具有高电化学活性,同时又具备良好抗碳沉积性能的阳极,从而提高SOFC直接使用碳氢燃料发电时的性能和运行寿命。该项目设计并制备了一种多层梯度变化的复合阳极,创新性在Ni-YSZ反应层上引入催化重整层,在SOFC工作时,该催化层能够发生原位分解与还原,生成具有重整催化碳氢燃料的镍合金和氧化镧助剂,且能够保证活性成分的纳米级分散。该项目制备的SOFC电池样品如图2(a)所示,该电池在甲烷气氛中850℃功率密度230mW/cm2,如图2(b)所示。该电池正在进行长期稳定性测试,下一步将进行电极性能优化研究。

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