一勺糖即可为锂硫电池续命
在锂硫电池的电极中加入糖类添加剂,可提高电池稳定性,延长电池寿命。
在电极的网状结构中加入糖后,硫得到了稳定,减少了移动和覆盖。
当地时间9月10日,澳大利亚莫纳什能源研究所(MEI)和联邦科学与工业研究组织(CSIRO)领导的团队在《自然通讯》杂志中发文称,他们在锂硫电池正极运用了一种葡萄糖基添加剂,能使电池变得更持久、轻便、可持续,进而与目前相当强势的锂离子电池竞争。MEI教授Mainak Majumder说:"或许在十年之内,优化后的锂硫电池技术就能让电动车从墨尔本行驶到悉尼,而无需中途充电。该技术还有望促进运输和农业无人机领域的创新。"
理论上讲,与同等质量的锂离子电池相比,锂硫电池储存的能量可提升2~5倍。然而,后者在使用过程中会出现电极迅速退化的不利状况。造成这种困境的原因主要有两点:硫电极经受了剧烈的膨胀和收缩,强度变弱,无法与锂接触;锂电极受到了硫化合物的污染。
去年,MEI研究人员曾展示了在硫电极方面取得的进展。他们"打开了"硫电极结构,以适应扩张现象,并使其更易于与锂接触。现在,通过在电极的网状结构中加入糖,硫得以稳定,减少了移动和覆盖。
研究人员表示,原型电池具有至少1000次的充放电寿命,并且容量超过同类型的锂离子电池。论文作者Yingyi Huang说:"每次充电后,电池都能持续运行更长的时间,并且这种电池不涉及特殊的、有毒的以及昂贵的材料。"
Huang等在一份地球化学报告中发现,糖基物质通过与硫化物形成牢固的化学键,能够抵御降解。受此启发,他们决定在锂硫电池中尝试"糖保护"技术。论文作者Mahdokht Shaibani说:"虽然团队已经解决了电池阴极的诸多挑战,但锂金属阳极保护方面仍需进一步创新,以实现这种新技术的大规模应用。"
支持该研究的泰国Enserv集团分公司总经理Mark Gustowski说:"我们希望将锂硫电池技术带入不断增长的电动汽车和电子设备市场。5年内,我们有机会打造第一款锂硫电池。"
编译:雷鑫宇 审稿:西莫 责编:陈之涵
期刊来源:《自然通讯》
期刊编号:2041-1723
原文链接:https://techxplore.com/news/2021-09-spoonful-sugar-path-longer-lithium.html
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