廉價(jià)高功率的鋰硫電池問(wèn)世 500次充放電后功能無(wú)損

　　一種工業(yè)廢品、一點(diǎn)塑料，再加上不太高的溫度，或許就是引爆下一個(gè)電池革命的導火線(xiàn)。美國國家標準與技術(shù)研究所(NIST)、亞利桑那大學(xué)和韓國首爾國立大學(xué)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(jià)、高功率的鋰硫電池。

　　一種廉價(jià)高功率的鋰硫電池問(wèn)世

　　500次充放電后功能無(wú)損 有望帶來(lái)電池革命

　　研究人員表示，新電池的性能可與目前市場(chǎng)上占主流的電池相媲美，而且，經(jīng)過(guò)500次充放電循環(huán)后功能無(wú)損。

　　過(guò)去數十年來(lái)，鋰離子電池的能量密度不斷提高，廣泛應用于智能手機等領(lǐng)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(lái)“收納”鋰離子，限制了電池能量密度的進(jìn)一步提高。這意味著(zhù)，對諸如長(cháng)距離電動(dòng)汽車(chē)等需要更大能量密度的應用來(lái)說(shuō)，鋰離子電池有點(diǎn)力不從心。

　　因此，科學(xué)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(yè)廉價(jià)的副產(chǎn)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。

　　但硫陰極也有兩大劣勢：首先，硫容易與鋰結合，形成的化合物會(huì )結晶;其次，不斷的充放電循環(huán)使硫陰極容易破裂，因此，一塊典型的鋰硫電池經(jīng)過(guò)幾次循環(huán)就成了無(wú)用之物。

　　據物理學(xué)家組織網(wǎng)6月4日報道，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(gè)原子組成的環(huán)路融化成長(cháng)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(guò)程稱(chēng)為“逆向硫化”，因為其同制造橡膠輪胎的過(guò)程類(lèi)似，關(guān)鍵的區別在于：在輪胎中，含碳材料會(huì )聚集成一大塊，硫則點(diǎn)綴其中。

　　科學(xué)家們解釋道，添加二異丁烯使硫陰極不那么容易破碎，也阻止了鋰硫化合物結晶。研究表明，硫和二異丁烯的最佳混合為二異丁烯占總質(zhì)量的10%到20%。如果太少，無(wú)法保護陰極;如果太多，電化學(xué)性能不活躍的二異丁烯會(huì )降低電池的能量密度。

　　測試表明，經(jīng)過(guò)500次循環(huán)后，電池的能量密度仍為最初的一半多。亞利桑那大學(xué)的化學(xué)家杰弗里·佩恩表示，其他還處于實(shí)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(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。

　　NIST的材料科學(xué)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(huì )上市，硫暴露在空氣中很容易燃燒，因此，任何經(jīng)濟可行的鋰硫電池都需要經(jīng)過(guò)非常嚴苛的安全測試，才能投放市場(chǎng)。