The ultra-high volumetric energy density lithium-sulfur battery with 90 wt%sulfur content cathode

来源 :2015中国化工学会学术年会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangpeng532
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Lithium ion batteries(LIBs)are one of the most important mobile power sources for our laptops,cameras,and smart phones.However,the current energy density of LIBs is approaching the theoretical limit,which arises urgent needs for new high energy density battery system.Among the high energy density storage systems,lithium-sulfur batteries with the energy density of 2600 Wh kg-1(nearly 3~5 times than that of the traditional LIBs)holds the potential to serve as next generation of high energy battery.As element sulfur possesses a very low electric conductivity of 5×10-30 S cm-1 at room temperature,30-70 wt.%conductive materials,e.g.carbon nanotubes,graphene,porous carbon,and conductive polymers,have to be added into the electrode for high utilization of sulfur at current processing technology.The addition of the nanocarbon materials with low stacking density neutralizes the high energy density,especially volumetric energy density of lithium-sulfur batteries.Herein,We employed the carbon nanotubes(CNTs)to build the unblocked conductive skeleton,because the CNTs are with quite high electrical conductivity,tunable pore size distribution,and robust scaffolds,which have been mass-produced by fluidized bed chemical vapor deposition at a very low cost of less than 100 $ kg-1.Room-temperature,one-step ball-milling treatment of aligned CNTs and sulfur was applied to obtain high sulfur content of 90%.The 90%sulfur loading cathode exhibited a superior density of 1.98 g cm-3(2.07 g cm-3 for sulfur),which will greatly increase the volumetric energy density of lithium-sulfur battery.
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