鋰硫電池是一種非常有前景的儲(chǔ)能解決方案。科學(xué)家們已不斷取得令人興奮的進(jìn)展，使其更接近商業(yè)現(xiàn)實(shí)。最新的進(jìn)展來(lái)自澳大利亞蒙納士大學(xué)的研究人員，他們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種新型的層狀組件，作為“拼圖”的關(guān)鍵部分，為這些設(shè)備提供了高容量和長(zhǎng)壽命。
鋰硫電池的前景超出了其在每次充電時(shí)持有更多能量的潛力，其容量是普通鋰離子電池的2至5倍。鋰離子電池依賴于鈷、錳和鎳等金屬，而采購(gòu)這些材料需要付出環(huán)境和人道主義成本，隨著世界向電動(dòng)交通的轉(zhuǎn)變，供應(yīng)預(yù)計(jì)將變得緊張。
相比之下，硫是豐富而廉價(jià)的，但采用硫的電池卻因其循環(huán)過(guò)程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)而出現(xiàn)了穩(wěn)定性問(wèn)題。在運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)形成稱為多硫化物的小顆粒，給電池的陽(yáng)極帶來(lái)麻煩，并大大縮短設(shè)備的壽命。
我們已經(jīng)看到了一些解決這個(gè)問(wèn)題的有希望的方法，其中包括整合凱夫拉纖維以抑制多硫化物顆粒的移動(dòng)，并使用一種罕見(jiàn)的硫的化學(xué)相來(lái)完全防止它們的形成。蒙納士大學(xué)的團(tuán)隊(duì)在采取另一種方法方面取得了成功，該方法專注于位于電池兩個(gè)電極之間的分離層。
科學(xué)家們開(kāi)發(fā)了這種重要的中間層的新版本，具有獨(dú)特的表面化學(xué)和均勻的孔隙網(wǎng)絡(luò)，可以抑制多硫化物的移動(dòng)。同樣重要的是該層對(duì)鋰離子傳輸?shù)挠绊懀龠M(jìn)它們的移動(dòng)，從而極大地提高設(shè)備的充電和放電速率。
領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的Matthew Hill教授說(shuō)：“鋰電池中間層位于電池的中間，使電極分開(kāi)，它幫助鋰從電池的一邊更快地到達(dá)另一邊。新的中間層克服了上一代鋰硫電池較慢的充電和放電速度。”
據(jù)稱，該設(shè)計(jì)為陽(yáng)極提供了出色的保護(hù)，并具有出色的容量保持能力，科學(xué)家們?cè)跀?shù)千次循環(huán)中展示了其性能。
研究第一作者Ehsan Ghasemiestabanati說(shuō)：“夾層阻止了多硫化物，一種在這種類型的電池內(nèi)形成的化學(xué)物質(zhì)在電池上移動(dòng)；多硫化物干擾了陽(yáng)極并縮短了電池壽命。這意味著電池可以被充放電多達(dá)2000次而不會(huì)失效。”
科學(xué)家們說(shuō)，這種類型的電池可以使電動(dòng)汽車每周只需要充電一次，并使可充電電池比目前的鋰離子電池更具有可持續(xù)性。
Hill教授說(shuō)：“這些電池不依賴于礦物，而隨著電氣化革命的進(jìn)行，這些礦物將缺乏供應(yīng)，因此這是朝著更便宜、更清潔、性能更高的電池邁出的又一步，這些電池可以在澳大利亞制造。”
這項(xiàng)研究發(fā)表在《材料化學(xué)雜志A》上。
