我國科技大學錢逸泰院士團隊和王功名教授課題組通過實驗和理論結(jié)合的方式，研究了金屬鈷基化合物在鋰硫化學中的動力學行為，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)，嚴重限制了其實際應(yīng)用。

科研人員通過對轉(zhuǎn)化動力學性能的研究，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動力學行為。

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轉(zhuǎn)化的動力學性能，發(fā)現(xiàn)改變陰離子價電子的p能帶中心相對費米能級的位置，能夠有效調(diào)控界面電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)動力學，從而成為影響Li-S化學動力學性能的重要因素。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)部鋰離子的擴散速度跟不上電子擴散速度，就會導(dǎo)致電子-離子運脫節(jié)，影響電池性能，能夠達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，甚至會有起火爆炸的危險。

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。