尋找充電電池的下一個飛躍

南加州大學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，大到足以容納汽車。

在1月號的《電化學學會雜志》上發表的一篇論文中，南加州大學洛克石油研究所的Sri Narayan和Derek Moy概述了他們如何開發鋰硫電池的替代品，從而使其與行業相比更具競爭力。標準鋰離子電池。

長期以來，人們一直認為鋰硫電池的能量存儲能力要比流行的鋰離子電池好，但其循環壽命短。目前，鋰硫電池可以充電50到100次，作為一種替代能源，這是不切實際的，而當今市場上的許多充電電池是1,000次。

一小塊材料可以節省很多生命

由Narayan和首席作者兼研究助理Moy設計的解決方案被稱為“混合傳導膜”(MCM)，MCM是一小塊無孔的制造材料，夾在兩層多孔隔板之間，浸泡在電解質中并置于兩個電極。

該膜可作為減少溶解的多硫化物在陽極和陰極之間穿梭的屏障，該過程增加了循環應變的種類，這使鋰硫電池用于儲能成為一個挑戰。MCM仍允許鋰離子進行必要的移動，從而模仿了鋰離子電池中發生的過程。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，而不會隨時間損失容量。

研究人員發現，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，壽命可延長四倍。

南加州大學多恩西費大學文理學院的高級作者兼化學教授納拉揚說：“這一進步消除了鋰硫電池商業化的主要技術障礙之一，使我們能夠實現更好的能效選擇。”科學。“我們現在可以集中精力改善鋰硫電池放電和充電的其他部分，這會損害電池的整個使用壽命。”

便宜又豐富的構建基塊

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

研究人員說，鋰硫電池是節省手機和計算機空間的理想選擇，并且可以減輕包括汽車甚至飛機在內的未來電動汽車的重量，從而進一步減少對化石燃料的依賴。

Narayan和Moy設計的實際MCM層是鋰化氧化鈷薄膜，盡管未來的替代材料可能會產生更好的結果。根據Narayan和Moy的說法，用作MCM的任何替代材料都必須滿足一些基本標準：該材料必須是無孔的，應該具有混合導電性能，并且必須是電化學惰性的。