【锂硫电池简介】
数十年以来，锂离子电池的能量密度不断提高，并广泛应用于智能手机等领域。但锂离子电池需要笨重的阴极（一般由氧化钴等材料制成）来“收纳”锂离子，从而限制了电池能量密度的进一步提高。这意味着，对诸如长距离电动汽车等需要更大能量密度的应用来说，锂离子电池显得有点力不从心。 据外媒报道，今年6月份，美国国家标准与技术研究所（NIST）、亚利桑那大学和韩国首尔国立大学的研究人员携手将这些材料混合在一起，研制出了一种廉价、高功率的锂硫电池。研究人员表示，新电池的性能可与目前市场上占主流的电池相媲美，而且，经过500次充放电循环后功能无损。专业人士戏称，一种工业废品、一点塑料，再加上不太高的温度，或许就是引爆下一个电池革命的导火线。 在对能量密度需求大幅增加的背景下，科学家们将目光投向了锂离子电池更纤瘦的“表妹”——锂硫电池身上，后者的阴极主要由硫（石油工业廉价的副产品）制成。硫的“体重”仅为钴的一半，因此，同样体积的硫收纳的锂离子数为氧化钴的两倍，这就使得锂硫电池的能量密度为锂离子电池的数倍。 根据相关媒体报道，在最新研究中，为了制造出稳定的硫阴极，研究人员将硫加热到185摄氏度，将硫元素由8个原子组成的环路融化成长链，随后，他们让硫链同二异丁烯（DIB，一种碳基塑料前体）混合，二异丁烯让硫链连接在一起，最终得到了一种混合聚合物。他们将这一过程称为“逆向硫化”，因为其同制造橡胶轮胎的过程类似，关键的区别在于：在轮胎中，含碳材料会聚集成一大块，硫则点缀其中。 该测试表明，经过500次的循环后，电池的能量密度仍为最初的一半多。亚利桑那大学的化学家杰弗里·佩恩表示，其他还处于实验阶段的锂硫电池也有同样的性能，但其制造成本高昂，很难进行工业化生产。 NIST的材料科学家克里斯托弗·索尔斯表示，尽管如此，这种锂硫电池短期内也不会上市，因为硫暴露在空气中很容易燃烧，因此，任何经济可行的锂硫电池都需要经过非常严苛的安全测试，才能投放市场。 业内专家表示，尽管锂硫电池的正极是限制其应用的重要瓶颈和亟待解决的难题，但这些问题可通过形成碳硫复合电极材料来加以解决。只是这会降低整个电池的能量密度，因为碳硫复合电极材料中硫含量超过70wt%时，才具备应用价值。 |
