外媒報(bào)道稱，新加坡科技研究局（A*STAR）納米生物實(shí)驗(yàn)室（NBL）的研究團(tuán)隊(duì)找到了一種制造更穩(wěn)定的鋰硫電池而不損害其性能的方法，有望加速鋰硫電池的商業(yè)化。

NBL研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Ying教授說：“混合的準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)同時(shí)包含液體和固體成分，已經(jīng)成為切實(shí)可行的折衷方法，以在保持良好性能的同時(shí)獲得更安全的電池。然而，固體組分的高電阻迄今限制了這種電池的性能。為了克服這個(gè)問題，我們重新設(shè)計(jì)了固體成分的微觀結(jié)構(gòu)。我們的解決方法消除了電解液泄漏，并且在熱和機(jī)械方面均穩(wěn)定。”

據(jù)了解，NBL研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種混合型準(zhǔn)固體電解質(zhì)，該電解質(zhì)包含由Li7La3Zr2O12（LLZO）薄板制成的注液多孔膜。該團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了一種新穎的制造LLZO片的方法，該片用于構(gòu)建電解質(zhì)的框架。

選擇LLZO是因?yàn)樗哂懈唠x子電導(dǎo)率以及良好的化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性。電解質(zhì)的非剛性結(jié)構(gòu)使其能夠與電極保持非常良好的接觸，并防止在處理和電池組裝過程中破裂。這樣可以使電池更安全，性能更好。

NBL研發(fā)的半固態(tài)電解質(zhì)在很寬的電壓范圍內(nèi)也能保持穩(wěn)定，因此可以與包括高壓正極在內(nèi)的各種鋰離子電池電極材料一起使用。

使新型電解質(zhì)制成的鋰硫電池顯示出高容量、快速充電/放電能力以及有趣的多硫化物穿梭控制，從而穩(wěn)定了鋰硫電池的性能。

在測試中，這種新型電解質(zhì)在1.5mg/cm2的負(fù)載密度下實(shí)現(xiàn)了卓越的倍率能力（分別在1和2C下分別為~515和~340mAh/g）。

Ying教授說：“我們發(fā)現(xiàn)基于3-D薄片的框架關(guān)于最佳電池性能至關(guān)重要。此外，我們的系統(tǒng)在極端溫度下顯示出出色的穩(wěn)定性。這些結(jié)果說明了基于薄片的結(jié)構(gòu)作為框架的巨大潛力可用于其他半固態(tài)鋰離子電池?！?/p>

此外，為了解決鋰硫電池在反復(fù)充電和放電中一直無法維持其較高的存儲容量的問題。NBL開發(fā)了一種新型正極材料，方法是先添加碳主體，然后再添加硫源。

這種方法使得研究團(tuán)隊(duì)能夠獲得3D互連的多孔納米材料，并且還可以防止電池充電時(shí)碳支架塌陷。

此外，NBL的鋰硫電池正極在經(jīng)過200次以上的充電循環(huán)后，仍保持很高的容量，性能的損失降至最小。

NBL表示，使用該技術(shù)，其正極比常規(guī)制備的硫正極的比容量提高了48％，而容量衰減則減少了26％。其鋰硫正極的容量高達(dá)1220mAh/g，這意味著1克這種材料可以存儲1220mAh的電荷。相比之下傳統(tǒng)的鋰離子正極的能量容量僅為140mAh/g。

除了正極之外，NBL還正在通過納米材料工程來設(shè)計(jì)和優(yōu)化負(fù)極、隔膜和電解質(zhì)，目的是將鋰硫電池實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。