南加州大學(xué)的研究人員可能剛剛找到了解決下一波可充電電池最大障礙的解決方案-小到足以容納手機(jī)，大到足以容納汽車。

在1月號(hào)的《電化學(xué)學(xué)會(huì)雜志》上發(fā)表的一篇論文中，南加州大學(xué)洛克石油研究所的Sri Narayan和Derek Moy概述了他們?nèi)绾伍_(kāi)發(fā)鋰硫電池的替代品，從而使其與行業(yè)相比更具競(jìng)爭(zhēng)力。標(biāo)準(zhǔn)鋰離子電池。

長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直認(rèn)為鋰硫電池的能量存儲(chǔ)能力要比流行的鋰離子電池好，但其循環(huán)壽命短。目前，鋰硫電池可以充電50到100次，作為一種替代能源，這是不切實(shí)際的，而當(dāng)今市場(chǎng)上的許多充電電池是1,000次。

一小塊材料可以節(jié)省很多生命

由Narayan和首席作者兼研究助理Moy設(shè)計(jì)的解決方案被稱為“混合傳導(dǎo)膜”(MCM)，MCM是一小塊無(wú)孔的制造材料，夾在兩層多孔隔板之間，浸泡在電解質(zhì)中并置于兩個(gè)電極。

該膜可作為減少溶解的多硫化物在陽(yáng)極和陰極之間穿梭的屏障，該過(guò)程增加了循環(huán)應(yīng)變的種類，這使鋰硫電池用于儲(chǔ)能成為一個(gè)挑戰(zhàn)。MCM仍允許鋰離子進(jìn)行必要的移動(dòng)，從而模仿了鋰離子電池中發(fā)生的過(guò)程。這種新穎的膜解決方案保留了高放電速率能力和能量密度，而不會(huì)隨時(shí)間損失容量。

研究人員發(fā)現(xiàn)，在各種放電速率下，使用MCM的鋰硫電池可保持100%的容量，并且與不帶隔膜的電池相比，壽命可延長(zhǎng)四倍。

南加州大學(xué)多恩西費(fèi)大學(xué)文理學(xué)院的高級(jí)作者兼化學(xué)教授納拉揚(yáng)說(shuō)：“這一進(jìn)步消除了鋰硫電池商業(yè)化的主要技術(shù)障礙之一，使我們能夠?qū)崿F(xiàn)更好的能效選擇。”科學(xué)。“我們現(xiàn)在可以集中精力改善鋰硫電池放電和充電的其他部分，這會(huì)損害電池的整個(gè)使用壽命。”

便宜又豐富的構(gòu)建基塊

鋰硫電池比鋰離子電池具有許多優(yōu)勢(shì)：它們由豐富而廉價(jià)的硫制成，密度高2至3倍，這使其體積更小，并且在存儲(chǔ)電荷方面更好。

研究人員說(shuō)，鋰硫電池是節(jié)省手機(jī)和計(jì)算機(jī)空間的理想選擇，并且可以減輕包括汽車甚至飛機(jī)在內(nèi)的未來(lái)電動(dòng)汽車的重量，從而進(jìn)一步減少對(duì)化石燃料的依賴。

Narayan和Moy設(shè)計(jì)的實(shí)際MCM層是鋰化氧化鈷薄膜，盡管未來(lái)的替代材料可能會(huì)產(chǎn)生更好的結(jié)果。根據(jù)Narayan和Moy的說(shuō)法，用作MCM的任何替代材料都必須滿足一些基本標(biāo)準(zhǔn)：該材料必須是無(wú)孔的，應(yīng)該具有混合導(dǎo)電性能，并且必須是電化學(xué)惰性的。