鋰硫電池朝商業可行性邁出了重要的一步
發布日期:2020-06-10    來源:中國高科技行業門戶    

主題詞鋰硫電池

鋰硫電池被譽為電池技術的明日之星,有望單次充電顯著增加手機、電動汽車等產品的使用壽命,同時比目前的鋰離子電池更環保。然而,鋰硫電池的壽命不如鋰離子電池長,會隨著時間的推移而退化。

 


得克薩斯大學奧斯汀分校科克雷爾工程學院的一組研究人員找到了一種方法,可以穩定鋰硫電池中最具挑戰性的部分,使這項技術更接近商業可行性。研究小組近日在《焦耳》雜志上發表的研究結果表明,在電池內部原位制造一層含有碲的人工層,覆蓋在金屬鋰上,可以使它的壽命延長四倍。

 


鋰是一種反應性元素,它會分解周圍的其他元素。鋰硫電池的每一次循環——充電和放電的過程——都會在鋰金屬陽極(電池的負極)上形成苔蘚和針狀沉積物。這一反應會導致電池整體退化。

 


這些沉積物分解了來回運輸鋰離子的電解質。這可能會困住一些鋰,使電極無法提供足夠的能量來實現超長時間的使用。這種反應還會導致電池短路,甚至可能引發火災。

 


在鋰電極上形成的人造層可防止電解質降解,并減少在充電過程中形成鋰的生苔結構。“在鋰表面上形成的層使它能夠在不破壞電解質的情況下運行,并增加電池壽命使。”阿姆魯絲·巴爾加夫(Amruth Bhargav)說,他和他的研究生學生桑賈伊·南達(Sanjay Nanda)共同撰寫了這篇論文。

 


曼瑟拉姆補充說,這種方法可以應用于其他鋰基和鈉基電池。研究人員已經為這項技術申請了臨時專利。

 


南達說:“穩定層是通過一個簡單的現場過程形成的,不需要昂貴或復雜的預處理或鋰金屬陽極涂層過程。”

 


解決這部分電池的不穩定性是延長其使用壽命和推廣應用的關鍵。曼瑟拉姆說,鋰硫電池目前最適合需要輕型電池的設備,一次充電可以運行很長時間,不需要大量的充電周期,比如無人機。但它們有潛力在擴大電動汽車的使用范圍和增加可再生能源的使用方面發揮重要作用。

 


曼瑟拉姆說,鋰硫電池的正極和負極的充電容量都是當今鋰離子電池的10倍,這意味著一次充電可以提供更持續的使用。硫作為石油和天然氣工業的副產品廣泛存在,使得電池的生產成本低廉。硫也比鋰離子電池中使用的金屬氧化物材料更環保。



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