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用奈米海绵解决锂硫电池寿命问题,超长持久电池何时成真?

2024-11-02 208


锂硫电池储电容量大、成本低廉,如果“进化完成”,其能量密度足以让智能手机 5 天不用充电、电动飞机续航里程延长 2 倍,不过当然现实距离梦想还有些遥远,但日本冲绳科学技术大学院大学(OIST)团队最近也是跨出一步,透过新型的海绵材料,让锂硫电池充放电循环破数百次。

与现在常见的锂离子电池相比,锂硫电池更轻、重量能量密度为五倍之多,相同体积或重量下,能量密度愈高就可以提供愈多的电力,因此这种电池相当适合应用在电动车、电动飞机等,论文第一作者 Hui Zhang 表示,锂硫电池可以储存更多电力,从资料上来看,装载锂离子电池的电动车续航里程平均 300 公里,若是采用锂硫电池,续航里程可以冲到 500 公里。

显然锂硫电池是个具竞争力的电池后起之秀,只是现阶段锂硫电池还有急需解决的问题,包括稳定性挑战,这会让电池关键模组迅速变质、接点失效。在锂硫电池充放电过程中,中间产物多硫化锂(lithium polysulfide)会迅速溶解成麻烦的多硫化物(Polysulfide),而不是理想状态下的硫化锂或是过硫化锂。

(Source:OIST)

对此 OIST 科学家打造一种奈米级多孔海绵,并在海绵涂上氮化钛和二氧化钛,氮化钛可以加速多硫化锂转化成硫化锂,二氧化钛则能吸收不需要的多硫化物。实验指出,与一般的锂硫电池相比,新型锂硫电池的性能更好,高比容量、充电时间更短、续航力更久,更重要的是,在 200 次充放电循环后也没有出现效率损失。

虽说距离商业化还有很长一段距离,但第二作者 Luis Ono 表示,目前已经成功开发低成本且可应用的混合材料,有效改善电池的性能。OIST 能源材料与表面科学教授兼论文通讯作者 Yabing Qi 也补充,未来将继续进一步最佳化材料提高性能,目前也有许多十分聪慧的人正在研究锂硫电池,这项技术未来可期。

  • Next-gen battery for long-range EVs uses a novel sponge to avoid failure
  • Speed and absorption key to optimizing new type of rechargeable battery

(首图来源:pixabay)

2021-08-11 17:57:00

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