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(cháng)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(jìn)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(guò)程中會(huì )產(chǎn)生多硫化鋰這一中間物質(zhì)。多硫化鋰會(huì )在電池的正負極之間穿梭，引發(fā)不必要的化學(xué)反應，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(guò)鋼、電導率與銅相當的新材料，而氧官能團則增強了SWCNT在電池內的分散性。SWCNT和氧官能團的結合穩定了電極，有效控制了多硫化鋰的溶解和擴散，顯著(zhù)減少了活性材料硫的損失。同時(shí)，SWCNT的高柔韌性和氧官能團的親水性使得電極在制造過(guò)程中能形成均勻且光滑的表面，有助設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(shí)袋式鋰硫電池原型。測試結果顯示，該原型性能優(yōu)異，即使經(jīng)過(guò)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(shí)現了大面積、高容量柔性電極的設計和原型開(kāi)發(fā)，為下一代鋰硫電池的商業(yè)化應用奠定了堅實(shí)基礎。(科技日報記者劉霞)
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