研究人員解決鋰-硫電池關鍵問題

科研人員已經研發出一種新成分，可以治癒鋰—硫電池的「 阿喀琉斯之踵」。

與傳統鋰離子電池相比，鋰—硫電池有著重要的優勢：材料價格更低廉、質量更輕。質量相等的鋰—硫電池，能量卻相當於鋰離子電池的兩倍，這一能量密度在便攜電子設備和電動車領域非常關鍵。

提高能量密度在交通運輸和能源製造領域對降低能源儲存成本、減少溫室氣體排放均非常重要。

然而，經過幾次充放循環之後，鋰—硫電池就會主編不穩定，兩個電極就會發生故障，這一問題使其很難登上能量儲存的「王座」。尤其是，鋰離子會與硫發生化學反應，形成遷移和減少電池儲存能力的化合物。

「當這發生時，它們在表面形成阻礙，阻止鋰與陰極接觸。」美國耶魯大學化學教授Victor Batista說。

在3月20日發表於美國《國家科學院院刊》的文章中，Batista和合作者展示了一種複合薄膜，可以讓鋰—硫電池壽命顯著增加。

研究人員首先模擬了哪種材料和結構能夠讓鋰—硫電池壽命更長，並計算了陰極中的分子如何與不同材料發生反應。該團隊隨後利用石墨烯（單原子密度的碳結構）和一種有機聚合物（擁有像樹枝一樣的結構）製成了薄膜。結果表明，該薄膜平均厚度為90納米。

該薄膜可讓鋰—硫混合物處於一個地方，並組織它們流向電解質，使電池性能下降。通過這一機制，科學家表明它們能夠在不讓鋰—硫電池性能打折扣的情況下，延長其循環使用的壽命。「最妙的地方是用這些材料，我們能夠用用量極少的薄膜製作出具有穩定性的電池。」Batista說。

該論文共同作者、耶魯大學能源科學研究所博士后Jianbing Jiang強調，這種渾河薄膜是由商業上可獲得的基本材料做成的，這時期價格低廉，容易大規模使用。（晉楠）

更多閱讀