澳科学家开发多孔电池层可使锂硫电池具有高容量和长寿命

锂硫电池的前景超出了其在每次充电时持有更多能量的潜力，其容量是普通锂离子电池的2至5倍。锂离子电池依赖于钴、锰和镍等金属，而采购这些材料需要付出环境和人道主义成本，随着世界向电动交通的转变，供应预计将变得紧张。

相比之下，硫是丰富而廉价的，但采用硫的电池却因其循环过程中发生的化学反应而出现了稳定性问题。在运行过程中，会形成称为多硫化物的小颗粒，给电池的阳极带来麻烦，并大大缩短设备的寿命。

我们已经看到了一些解决这个问题的有希望的方法，其中包括整合凯夫拉纤维以抑制多硫化物颗粒的移动，并使用一种罕见的硫的化学相来完全防止它们的形成。蒙纳士大学的团队在采取另一种方法方面取得了成功，该方法专注于位于电池两个电极之间的分离层。

科学家们开发了这种重要的中间层的新版本，具有独特的表面化学和均匀的孔隙网络，可以抑制多硫化物的移动。同样重要的是该层对锂离子传输的影响，促进它们的移动，从而极大地提高设备的充电和放电速率。

领导这项研究的Matthew Hill教授说：“锂电池中间层位于电池的中间，使电极分开，它帮助锂从电池的一边更快地到达另一边。新的中间层克服了上一代锂硫电池较慢的充电和放电速度。”

据称，该设计为阳极提供了出色的保护，并具有出色的容量保持能力，科学家们在数千次循环中展示了其性能。

研究第一作者Ehsan Ghasemiestabanati说：“夹层阻止了多硫化物，一种在这种类型的电池内形成的化学物质在电池上移动；多硫化物干扰了阳极并缩短了电池寿命。这意味着电池可以被充放电多达2000次而不会失效。”

科学家们说，这种类型的电池可以使电动汽车每周只需要充电一次，并使可充电电池比目前的锂离子电池更具有可持续性。

Hill教授说：“这些电池不依赖于矿物，而随着电气化革命的进行，这些矿物将缺乏供应，因此这是朝着更便宜、更清洁、性能更高的电池迈出的又一步，这些电池可以在澳大利亚制造。”

这项研究发表在《材料化学杂志A》上。

推荐阅读