目前，鋰離子電池應(yīng)用于手機(jī)、電動(dòng)汽車(chē)等各個(gè)領(lǐng)域。但鋰離子電池也存在壽命短、易過(guò)熱、原料供應(yīng)難等缺點(diǎn)。作為一個(gè)替代選擇，鋰硫(Li-S)電池具有更高的理論能量密度，而且它的原料硫含量豐富，價(jià)格低廉，因此全球各大國(guó)家都在積極開(kāi)發(fā)這種新型電池。

近期，美國(guó)能源部(DOE)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)將具有氧化還原活性中間層引入到鋰硫電池中，顯著提高了該電池的能量密度和循環(huán)壽命——在此之前，這一點(diǎn)一直是鋰硫電池商業(yè)化的挑戰(zhàn)。

圖片顯示了鋰硫電池經(jīng)過(guò) 500 次充放電循環(huán)后多孔含硫夾層的微觀結(jié)構(gòu)和元素分布（硅、氧和硫）。（圖片由 Guiliang Xu/Argonne 國(guó)家實(shí)驗(yàn)室提供）

相關(guān)研究細(xì)節(jié)

據(jù)悉，Li-S電池的通常結(jié)構(gòu)是含硫正極-有機(jī)電解質(zhì)-鋰金屬負(fù)極。電池反應(yīng)過(guò)程中，正極的反應(yīng)中間體多硫化物會(huì)溶解于電解液并向負(fù)極移動(dòng)，這種多硫化物穿梭效應(yīng)會(huì)對(duì)電池壽命產(chǎn)生負(fù)面影響，并降低電池的充電次數(shù)，使電池壽命縮短。

為了防止多硫化物的穿梭效應(yīng)，先前的研究試圖在正極和負(fù)極之間放置氧化還原惰性保護(hù)夾層（該材料不發(fā)生反應(yīng)）。然而，保護(hù)夾層非常致密，不僅重量大，降低了電池單位重量的儲(chǔ)能容量，而且它也不能充分抑制穿梭效應(yīng)，成為了限制Li-S電池實(shí)際應(yīng)用的障礙。

而阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì)則開(kāi)發(fā)了一種具有氧化還原活性的多孔含硫夾層，并將其引入鋰硫電池中。數(shù)據(jù)證實(shí)，氧化還原活性中間層可以減少穿梭，減少電池內(nèi)的有害反應(yīng)，并增加電池容量以容納更多電荷并持續(xù)更多循環(huán)——最直觀的數(shù)據(jù)就是，該電池的初始容量是帶有惰性?shī)A層的電池的三倍左右，并且在700次充放電循環(huán)后仍保持其初始容量的64%。

未來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)希望通過(guò)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)具有氧化還原活性的中間層技術(shù)，使中間層更薄、更輕，并推動(dòng)實(shí)際應(yīng)用，從而提升Li-S電池的性能。

粉體圈Coco編譯

本文為粉體圈原創(chuàng)作品，未經(jīng)許可，不得轉(zhuǎn)載，也不得歪曲、篡改或復(fù)制本文內(nèi)容，否則本公司將依法追究法律責(zé)任。