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研究人員找到穩(wěn)定的鋰硫電池結(jié)構(gòu) 智能機(jī)續(xù)航有望達(dá)到五倍

鉅大LARGE  |  點擊量:801次  |  2020年04月17日  

作為一種潛力巨大的鋰離子電池,鋰硫每單位重量的儲能量可達(dá)五倍,但面臨著壽命要短得多的障礙。好消息是,《科學(xué)進(jìn)展》雜志近日報道稱:由MahdokhtShaibani博士帶領(lǐng)的澳大利亞莫納什大學(xué)研究團(tuán)隊,已經(jīng)找到了足夠穩(wěn)定的新型鋰硫電池結(jié)構(gòu),有望將智能手機(jī)的續(xù)航時間提升至五天。


(來自:MonashUniversity,via:ScienceAdvances)


據(jù)悉,新型結(jié)構(gòu)能夠讓鋰硫電池具有前所未有的充放電效率,從而將智能手機(jī)的典型續(xù)航時間提升至數(shù)天。馬哈德克特夏巴尼博士指出:


諷刺的是,由于鋰硫電池硫電極的容量太大,此前在大規(guī)模應(yīng)用時,往往難以應(yīng)付由此產(chǎn)生的強(qiáng)大壓力,導(dǎo)致其容易出現(xiàn)破裂。


這種由應(yīng)力導(dǎo)致的關(guān)鍵組件的變形和連接失效即負(fù)責(zé)將電子傳遞到絕緣硫的碳基體、以及將這兩種材料結(jié)合在一起的聚合物粘合劑最終會導(dǎo)致電池性能的迅速衰減。


有鑒于此,Shaibani和一支國際研究團(tuán)隊合作,開始尋找將兩者更穩(wěn)固地連接到一起的方法。有趣的是,她并沒有使用粘合材料來形成密集的網(wǎng)絡(luò),而是決定給硫顆粒一些喘息的空間。


(圖自:Dr.MahdokhtShaibani,viaNewAtlas)


如圖所示,新型鋰硫電池結(jié)構(gòu)仍依賴于傳統(tǒng)的粘合劑,但采取了不同的處理方式,從而在碳基質(zhì)和硫顆粒之間形成超強(qiáng)的橋接鍵,能夠在充電過程中隨著電池的膨脹而留出額外的空間。


換言之,研究團(tuán)隊創(chuàng)建了一個類似的網(wǎng)絡(luò),但僅在相鄰粒子間放置了最少量的粘合劑,從而增加了容納結(jié)構(gòu)變化、及其產(chǎn)生的應(yīng)力的空間。


在超過200次循環(huán)的初步實驗中,新型鋰硫電池結(jié)構(gòu)已表露出一絲希望充放電效率超過了99%。據(jù)其所知,這種高容量電極是前所未有的。


研究人員指出,新型電池有望為智能手機(jī)帶來長達(dá)五天的續(xù)航,或者讓電動汽車行駛1000公里以上而無需充電。后續(xù)其計劃進(jìn)一步擴(kuò)展測試,以探討作為EV動力電池或太陽能儲能電池的前景。


與此同時,研究團(tuán)隊還申請了相關(guān)專利。與傳統(tǒng)鋰離子電池相比,新型鋰硫電池結(jié)構(gòu)不僅改善了性能,還有望大幅降低成本、并減少對環(huán)境的影響。


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