文/劉 霞

美國(guó)研制出全固態(tài)鋰硫電池

文/劉 霞

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)6月6日（北京時(shí)間）報(bào)道，美國(guó)能源部下屬的橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）的科學(xué)家設(shè)計(jì)出了一種全新的全固態(tài)鋰硫電池，其能量密度約為目前電子設(shè)備中廣泛使用的鋰離子電池的4倍，且成本更低廉。相關(guān)研究發(fā)表在世界頂尖化學(xué)期刊《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)國(guó)際版》上。

該研究的領(lǐng)導(dǎo)者梁誠(chéng)督（音譯）表示：“新電池中用到的電解質(zhì)也是固體，這種設(shè)計(jì)思路完全顛覆了已延續(xù)150年到200年的兩個(gè)電極加一堆電解液的固有電池概念，也解決了其他化學(xué)家一直擔(dān)心的易燃問題。”

幾十年來，科學(xué)家們一直很看好鋰硫電池，其比鋰離子電池效率高且成本低。但壽命短是其最大弱點(diǎn)，因此一直未被商用。另外，電池內(nèi)使用液體電解質(zhì)也成為科學(xué)家們的桎梏。一方面，液體電解質(zhì)會(huì)通過溶解多硫化物從而幫助鋰離子在電池中傳導(dǎo)。但不利的是，這一溶解過程會(huì)使電池過早地被損壞。

現(xiàn)在，該ORNL研究團(tuán)隊(duì)的新設(shè)計(jì)方法清除了這些障礙。首先，他們合成出了一種富含硫的新物質(zhì)并將其作為電池的陰極，其能傳導(dǎo)鋰離子和傳統(tǒng)電池陰極中使用的硫金屬鋰化物，隨后，再將其同由鋰制成的陽(yáng)極以及固體電解質(zhì)（也由ORNL的研究人員研發(fā)而成）結(jié)合在一起，制造出了這種能量密度大的全固態(tài)電池。

梁誠(chéng)督表示：“電解質(zhì)由液體變成固體這一轉(zhuǎn)變消除了硫溶解的問題，而且，由于液體電解質(zhì)容易同鋰金屬發(fā)生反應(yīng)，所以，新電池使用固體電解質(zhì)后安全性也更高。另外，新鋰硫電池中使用的硫是處理石油后剩下的副產(chǎn)品，來源豐富且成本低廉，也能存儲(chǔ)更多能量，這就使新電池具有成本低廉、能量密度大等優(yōu)點(diǎn)?！?/p>

測(cè)試結(jié)果表明，新電池在60攝氏度的溫度下，經(jīng)過300次充放電循環(huán)后，電容可以維持在1200毫安小時(shí)/克，而傳統(tǒng)鋰離子電池的平均電容為140至170毫安小時(shí)/克。梁誠(chéng)督表示，因?yàn)殇嚵螂姵財(cái)y帶的電壓為鋰離子電池的一半，平均電容為其8倍，所以，新電池的能量密度約為傳統(tǒng)鋰離子電池的4倍。

盡管新電池仍然處于演示階段，但研究人員希望盡快將這項(xiàng)研究由實(shí)驗(yàn)室推向商業(yè)應(yīng)用，他們正在為此技術(shù)申請(qǐng)專利。