澳大利亞研發世界上最高效鋰硫電池 性能提高四倍

澳大利亞莫納什大學(Monash University)副教授Matthew Hill等人已研發出世界上最高效的鋰硫電池。相比目前市面上的同類電池來說,此款鋰硫電池的綜合性能可能高出四倍以上,能連續5天為智能手機供電,或者能讓新能源汽車單次充電的行駛里程高達1000公里以上。這項研究論文發表在了《科學進展》雜誌上,並且該研究團隊的工作還得到了澳大利亞政府的資助,為他們研發的鋰硫電池申請了專利。

研究者Matthew Hill表示,該款蓄電池的性能極具有吸引力,如果以較低的製造成本、充足的材料供應以及對環境污染影響較低的方式來製造該種電池,那麼這種電池將在整個市場中具有極大使用價值。

鋰電池圖片

目前,與該團隊合作的德國研發合作夥伴弗勞恩霍夫材料和光束技術研究所已經成功地製造了原型電池,另外中國和歐洲的一些鋰電池製造商也對該電池大規模生產製造非常感興趣。

鋰硫電池是以硫元素為正極材料,以金屬鋰作為負極材料的一種鋰電池。利用硫元素作為正極材料的鋰硫電池,其材料理論比容量和電池理論比能量都比較高,分別達到1675m Ah/g 和2600Wh/kg,遠遠高於商業上廣泛應用的鈷酸鋰電池容量(<150mAh/g),並且由於硫是一種對環境非常友好的元素,所以是一種非常有前景的鋰電池。

普通的鋰硫電池因為它的容量比較大,所以硫磺電極在充電過程中極易發生膨脹收縮,體積可達79%,最終在放電過程中極其容易斷裂,因此想應用在實際生活中的話很困難。

據法拉第研究所的電池專家介紹,鋰硫電池最大的困難是硫的絕緣性能和金屬陽極的降解。因此,通過使用少量的聚合物粘結劑,能使硫離子之間產生了更多的間隔結構,這種間隔結構是一系列的橋式結構,而不是緻密的結構,因此可以解決放電過程中硫離子電池斷裂的問題。

莫納什大學研究團隊通過重新配置硫陰極的設計,使它們能夠承受更高的應力載荷,而不會降低整體性能。他們設計了一種方法來建立粒子之間的化學鍵,以適應壓力,並在任何電池中提供迄今為止未知的穩定性。

 

 

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