美國研發新型硫陰極化學物質 可制成更穩定/性能更好的鋰硫電池
時間:2020-07-15 10:44來源:蓋世汽車 作者:余秋云
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（圖片來源：馬里蘭大學）
隨著人們對經濟且可持續性能源的需求不斷增加，持續研發高能量密度電池也變得至關重要。鋰硫電池因能量密度高、成本低、硫儲量豐富、無毒且具有可持續性，因而吸引了學術界和行業專業人士的關注。但是，純硫會與鋰離子和電子發生反應，產生多硫化鋰中間體，并溶解在電解質中，而且硫的導電性低，最終會導致鋰硫電池循環壽命短且能量密度低。
為了克服以上挑戰，據外媒報道，美國馬里蘭大學（the University of Maryland）一個由Chunsheng Wang領導的多機構研究小組研發了一種新型硫陰極化學物質，可以提升鋰硫電池的穩定性，讓其具備更高的能量。
研究人員們利用石墨烯、碳納米管、多孔碳和膨脹石墨等導電材料來防止多硫化合物溶解，并提升硫陰極的導電性，不過面臨的挑戰是需要將納米大小的硫封裝在硫含量高的導電碳基底中，以避免多硫化合物的形成。
研究人員表示：“我們利用硫和氧/碳之間的化學鍵來穩定硫，包括高溫處理，將“原始”硫蒸發，將真空玻璃管中的富氧有機化學物碳化，從而形成密集的含氧穩定硫/碳復合材料，而且硫含量很高。”
此外，研究人員還用掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、X射線光電子能譜（XPS）和對分布函數來說明該電極的反應機制。
研究人員表示：“在密集的硫/碳復合材料中，穩定的硫以分子形式均勻地分布在碳中，其中硫含量達60%。在激活循環中固態電解質間相的形成將硫完全密封在碳基底中，在電解貧液的條件下，仍實現了優越的電化學性能。”
鋰硫電池應用廣泛，可用于家用和手持電子產品、電動汽車、大型儲能設備等。
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