韓國電氣研究所下一代電池研究中心的科學(xué)家，成功攻克鋰硫電池在能量密度和循環(huán)壽命方面的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，研制出一款具有高能量密度和長循環(huán)壽命的大面積鋰硫電池原型。研究論文發(fā)表于《先進科學(xué)》雜志。
鋰硫電池以硫為正極，金屬鋰為負極，理論能量密度是鋰離子電池的8倍多，極具應(yīng)用潛力。此外，鋰硫電池使用儲量豐富的硫元素而非昂貴的稀土元素，不僅成本低廉，而且環(huán)保。輕便耐用的鋰硫電池被視為是交通領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。
然而，鋰硫電池在充放電過程中會產(chǎn)生多硫化鋰這一中間物質(zhì)。多硫化鋰會在電池的正負極之間穿梭，引發(fā)不必要的化學(xué)反應(yīng)，從而降低電池的壽命和性能。這一直是鋰硫電池商業(yè)化道路上的絆腳石。
為攻克這一難題，研究團隊讓單壁碳納米管(SWCNT)與氧官能團“強強聯(lián)手”。SWCNT是一種強度超過鋼、電導(dǎo)率與銅相當?shù)男虏牧?，而氧官能團則增強了SWCNT在電池內(nèi)的分散性。SWCNT和氧官能團的結(jié)合穩(wěn)定了電極，有效控制了多硫化鋰的溶解和擴散，顯著減少了活性材料硫的損失。同時，SWCNT的高柔韌性和氧官能團的親水性使得電極在制造過程中能形成均勻且光滑的表面，有助設(shè)計并制造出大面積且高容量的電池。
研究團隊制造出尺寸為50毫米×60毫米的柔性厚電極，并組裝成1000毫安時袋式鋰硫電池原型。測試結(jié)果顯示，該原型性能優(yōu)異，即使經(jīng)過100次充放電循環(huán)，仍能保持85%以上的容量。
最新技術(shù)不僅解決了鋰硫電池的技術(shù)難題，還實現(xiàn)了大面積、高容量柔性電極的設(shè)計和原型開發(fā)，為下一代鋰硫電池的商業(yè)化應(yīng)用奠定了堅實基礎(chǔ)。(科技日報記者劉霞)
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