【鋰硫電池簡介】
數十年以來，鋰離子電池的能量密度不斷提高，并廣泛應用于智能手機等領域。但鋰離子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，從而限制了電池能量密度的進一步提高。這意味著，對諸如長距離電動汽車等需要更大能量密度的應用來說，鋰離子電池顯得有點力不從心。 據外媒報道，今年6月份，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。專業人士戲稱，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。 在對能量密度需求大幅增加的背景下，科學家們將目光投向了鋰離子電池更纖瘦的“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離子電池的數倍。 根據相關媒體報道，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，含碳材料會聚集成一大塊，硫則點綴其中。 該測試表明，經過500次的循環后，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，其他還處于實驗階段的鋰硫電池也有同樣的性能，但其制造成本高昂，很難進行工業化生產。 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，因為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測試，才能投放市場。 業內專家表示，盡管鋰硫電池的正極是限制其應用的重要瓶頸和亟待解決的難題，但這些問題可通過形成碳硫復合電極材料來加以解決。只是這會降低整個電池的能量密度，因為碳硫復合電極材料中硫含量超過70wt%時，才具備應用價值。 |
