廉價高功率的鋰硫電池問世

一種工業廢品、一點塑料，再加上不太高的溫度，或許就是引爆下一個電池革命的導火線。美國國家標準與技術研究所（NIST）、亞利桑那大學和韓國首爾國立大學的研究人員攜手，將這些材料混合在一起，研制出了一種廉價、高功率的鋰硫電池。研究人員表示，新電池的性能可與目前市場上占主流的電池相媲美，而且，經過500次充放電循環后功能無損。

過去數十年來，鋰電池的能量密度不斷提高，廣泛使用于智能手機等范疇。但鋰電池需要笨重的陰極（一般由氧化鈷等材料制成）來收納鋰離子，限制了電池能量密度的進一步提高。這意味著，對諸如長距離電動車等需要更大能量密度的使用來說，鋰電池有點力不從心。

因此，科學家們將目光投向了鋰電池更纖瘦的表妹鋰硫電池身上，后者的陰極主要由硫（石油工業廉價的副產品）制成。硫的體重僅為鈷的一半，因此，同樣體積的硫收納的鋰離子數為氧化鈷的兩倍，這就使得鋰硫電池的能量密度為鋰電池的數倍。

但硫陰極也有兩大劣勢：首先，硫容易與鋰結合，形成的化合物會結晶；其次，不斷的充放電循環使硫陰極容易破碎，因此，一塊典型的鋰硫電池經過幾次循環就成了無用之物。

據物理學家組織網6月4日報道，在最新研究中，為了制造出穩定的硫陰極，研究人員將硫加熱到185攝氏度，將硫元素由8個原子組成的環路融化成長鏈，隨后，他們讓硫鏈同二異丁烯（DIB，一種碳基塑料前體）混合，二異丁烯讓硫鏈連接在一起，最終得到了一種混合聚合物。他們將這一過程稱為逆向硫化，因為其同制造橡膠輪胎的過程類似，關鍵的區別在于：在輪胎中，含碳材料會集中成一大塊，硫則點綴其中。

科學家們解釋道，添加二異丁烯使硫陰極不那么容易破裂，也阻止了鋰硫化合物結晶。研究聲明，硫和二異丁烯的最佳混合為二異丁烯占總質量的10%到20%。如果太少，無法保護陰極；如果太多，電化學性能不活躍的二異丁烯會降低電池的能量密度。

探測聲明，經過500次循環后，電池的能量密度仍為最初的一半多。亞利桑那大學的化學家杰弗里佩恩表示，其他還處于試驗階段的鋰硫電池也有同樣的性能，但其制造成本高昂，很難進行工業化加工。

NIST的材料科學家克里斯托弗索爾斯表示，盡管如此，這種鋰硫電池短期內也不會上市，硫暴露在空氣中很容易燃燒，因此，任何經濟可行的鋰硫電池都需要經過非常嚴苛的安全探測，才能投放市場。（劉霞）

聲明： 本站所發布文章部分圖片和內容自于互聯網，如有侵權請聯系刪除