新型掺糖锂硫电池储能能力可为现锂离子电池的五倍

2021年09月13日 15:22 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒报道,在下一代电池中许多令人兴奋的化学物质中,锂硫电池是一种具有巨大潜力的化学物质,因为它的储能能力是目前锂离子电池的五倍。澳大利亚的科学家们为这种极具前途的结构提出了一种新的设计,其中包括通过添加糖来解决固有的稳定性问题,据悉,这一举动使实验电池运行的次数超过1000次。

虽然锂硫电池的高容量是科学家们一直在努力开发的一种主流应用,但它们一直受到稳定性问题的阻碍。由于电池的正硫电极在充电过程中膨胀和收缩,它会受到显著的压力并迅速恶化。与此同时,负极被硫化合物污染。

去年,墨尔本莫纳什大学的一个电池研究小组想出了一个解决了这一问题的一半的解决方案。这群科学家们开发了一种特殊的粘合剂,它可以在硫粒子周围创造额外的空间,这意味着它们在充电期间拥有更多的空间安全膨胀。这样做的结果得到一个高容量的锂硫电池,它能循环使用超200次。

现在,科学家们把目标对准了等式的另一边,即负的锂电极,其被硫“窒息”。这一突破源于1988年的一项研究,该研究表明,一些糖基物质可以阻止地质沉积物的降解从而促进硫化物之间的强键。

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科学家们的目标是将这种方法应用到锂-硫电池上以防止硫链(被称为多硫化物)从正极释放出来,这些硫链往往会在负极上移动并形成苔藓。研究小组在电极的网状结构中引入了一种糖基添加剂以作为粘结剂从而形成网状微结构,该结构可以帮助调节讨厌的多硫化物的行为。携带糖添加剂的实验电池显示,容量约为700 mAh/g,可维持1000次循环。

这项研究的论文第一作者、博士生Yingyi Huang说道,“这样每次充电都能持续更长时间,延长电池的寿命。而且制造电池不需要奇异的、有毒的、昂贵的材料。”

在锂硫电池应用于智能手机和电动汽车之前仍有一些问题需要解决。研究人员则表示,他们的技术有潜力存储2到5倍于现在的锂电池的能量,并且通过这项新的研究,相信他们已经向现实世界的应用迈出了关键的一步。

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