“新型海綿”助力鋰硫電池突破瓶頸 手機電車續(xù)航有望翻倍

財聯(lián)社（上海，編輯 黃君芝）訊，據(jù)報道，鋰硫電池的能量密度可以讓智能手機續(xù)航5天，或者直接讓電動飛機的飛行距離翻倍，因此它具有巨大的潛力，但其固有的不穩(wěn)定性是其廣泛應用的關鍵障礙。

近期，日本科學家提出了一個很有前途的解決方案，集成了一種新型海綿材料，從而使鋰硫電池原型能夠安全地承受數(shù)百次循環(huán)充放電。這項研究成果已發(fā)表在著名科學期刊《自然通訊》（Nature Communications）雜志上。

與鋰離子電池相比，鋰硫電池更輕，而且單位重量能提供高達5倍的能量，特別適合用于電動汽車。對于這些應用來說，能量密度是一個關鍵問題，因為電動汽車、卡車，尤其是飛機的續(xù)航里程都受到它們十分沉重的電池組能量的限制。

這項新研究的第一作者Hui Zhang博士說：“鋰硫電池比市面上現(xiàn)有的鋰離子電池能儲存更多的能量。用數(shù)字來說，一輛使用鋰離子電池的電動汽車一次充電可平均行駛300公里。而得益于鋰硫電池能夠提供更好的能量存儲，其續(xù)航應該有可能增加到500公里?！?/p>

雖然下一代鋰硫電池的潛力是顯而易見的，但科學家們一直在努力解決其穩(wěn)定性問題，因為穩(wěn)定性可能會導致關鍵部件出現(xiàn)故障并迅速惡化，進而牽連設備。而這項新研究是由沖繩科學技術研究生院的材料科學家進行的，目標是聚硫化物的形成，這會顯著降低電池的壽命。

在電池內部，鋰和硫之間的化學反應首先會產(chǎn)生鋰硫化合物，然后往往會迅速溶解成麻煩的多硫化合物。在一個完美的鋰-硫電池中，多硫化鋰需要盡快轉化為硫化鋰或過硫化鋰，而該團隊認為，他們已經(jīng)開發(fā)出了一種可以加快這一進程的東西。

具體而言，科學家們用碳納米管創(chuàng)造了一個納米級多孔海綿，并在其表面涂上氮化鈦和二氧化鈦，這提供了一些有用的特性。氮化鈦有助于加速多硫化鋰向成品的轉化，而二氧化鈦則可以吸收在此過程中產(chǎn)生的任何多余的多硫化物。

該研究論文的第二作者Luis Ono博士說：“利用這兩種材料，我們開發(fā)了一種成本低且易于應用的混合材料。我們發(fā)現(xiàn)，它在改善電池性能方面有出色的能力?！?/p>

與不使用混合海綿材料的電池相比，該電池表現(xiàn)出了更好的性能，充電時間更短，充電間隔時間更長，這得益于其高比容量，更重要的是，整體壽命也變得更長了，能夠承受200次循環(huán)而不損失效率。

“我們將繼續(xù)進一步優(yōu)化材料，以提高性能，”該研究論文的資深作者Yabing Qi教授說，“有很多聰明的頭腦在研究鋰硫電池，這是一項非常有前途和令人興奮的技術。”

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