加一把糖,锂硫电池稳定性更强了

锂硫电池为备受瞩目的下一代电池技术,科学家认为,这种电池的储电容量有机会达到锂电池的5倍,现在也正以这个目标为前进动力,而澳洲科学家们提出加速锂硫电池进展的新方案:撒点糖增加电池稳定性。

澳洲蒙纳什大学团队认为,糖可以接决锂硫电池稳定性不足的问题,实际测试也发现,在1,000次充放电循环后仍能维持稳定。

锂硫电池有着高储电容量潜力,带来手机多天免充电、电动汽车环岛没问题的未来想象,不过理想与现实还有一段距离,现在锂硫电池还得解决稳定性门槛。至于为什么电池稳定性差?主要是因为电池正极里面的硫,在充放电过程中会不断膨胀和收缩,压力过大且会迅速劣化,另外负极也会被反应副产物硫化合物(polysulfides)污染。

过去蒙纳什大学一直想解决这个问题,去年也开发出特殊的黏合剂,在硫颗粒外围“挪”出一点空间,让硫更有膨胀与收缩的余地,最终电池可以承受200次充放电;如今蒙纳什大学又带来另一个解决方案,这源自于1988年的研究:糖基物质可以促进硫化物的强键,避免沉积物降解。

团队希望“洒一些糖”之后,锂硫电池的正极不会释放反应副产物多硫化物,避免多硫化物阻碍锂离子移动。

因此团队在电极的网状结构中添加糖基添加剂,充当黏合剂并形成网状微结构,有助抑制多硫化物,最终结果也符合期待,实验电池容量约每克700 mAh,充放电循环可维持1,000次。论文第一作者Yingyi Huang表示,每次充电的续航里程更久,进而延长电池的使用寿命,电池制造更不需要奇怪、有毒和昂贵的材料。

研究人员表示,锂硫电池所存储的能量有可能是锂电池的2~5倍,通过新研究,已经将技术进一步带往现实世界。论文第二作者Mahdokht Shaibani指出,虽然团队已经弥平锂硫电池正极的许多麻烦,但现在还需要进一步保护电池的负极,才可以让这有前途的技术推往大规模应用。

(首图来源:Flickr/Kurtis GarbuttCC BY 2.0)

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