鋰硫電池是一種非常有前景的儲能解決方案。科學家們已不斷取得令人興奮的進展，使其更接近商業(yè)現(xiàn)實。最新的進展來自澳大利亞蒙納士大學的研究人員，他們已經(jīng)開發(fā)出一種新型的層狀組件，作為“拼圖”的關鍵部分，為這些設備提供了高容量和長壽命。
鋰硫電池的前景超出了其在每次充電時持有更多能量的潛力，其容量是普通鋰離子電池的2至5倍。鋰離子電池依賴于鈷、錳和鎳等金屬，而采購這些材料需要付出環(huán)境和人道主義成本，隨著世界向電動交通的轉變，供應預計將變得緊張。
相比之下，硫是豐富而廉價的，但采用硫的電池卻因其循環(huán)過程中發(fā)生的化學反應而出現(xiàn)了穩(wěn)定性問題。在運行過程中，會形成稱為多硫化物的小顆粒，給電池的陽極帶來麻煩，并大大縮短設備的壽命。
我們已經(jīng)看到了一些解決這個問題的有希望的方法，其中包括整合凱夫拉纖維以抑制多硫化物顆粒的移動，并使用一種罕見的硫的化學相來完全防止它們的形成。蒙納士大學的團隊在采取另一種方法方面取得了成功，該方法專注于位于電池兩個電極之間的分離層。
科學家們開發(fā)了這種重要的中間層的新版本，具有獨特的表面化學和均勻的孔隙網(wǎng)絡，可以抑制多硫化物的移動。同樣重要的是該層對鋰離子傳輸?shù)挠绊懀龠M它們的移動，從而極大地提高設備的充電和放電速率。
領導這項研究的Matthew Hill教授說：“鋰電池中間層位于電池的中間，使電極分開，它幫助鋰從電池的一邊更快地到達另一邊。新的中間層克服了上一代鋰硫電池較慢的充電和放電速度。”
據(jù)稱，該設計為陽極提供了出色的保護，并具有出色的容量保持能力，科學家們在數(shù)千次循環(huán)中展示了其性能。
研究第一作者Ehsan Ghasemiestabanati說：“夾層阻止了多硫化物，一種在這種類型的電池內形成的化學物質在電池上移動；多硫化物干擾了陽極并縮短了電池壽命。這意味著電池可以被充放電多達2000次而不會失效。”
科學家們說，這種類型的電池可以使電動汽車每周只需要充電一次，并使可充電電池比目前的鋰離子電池更具有可持續(xù)性。
Hill教授說：“這些電池不依賴于礦物，而隨著電氣化革命的進行，這些礦物將缺乏供應，因此這是朝著更便宜、更清潔、性能更高的電池邁出的又一步，這些電池可以在澳大利亞制造。”
這項研究發(fā)表在《材料化學雜志A》上。
