為滿足全球不斷增長的能源需求，并實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，可充電電池變得非常必要，但并非所有的可充電電池都是如此。據(jù)外媒報(bào)道，沖繩科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)（Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University，OIST）能源材料和表面科學(xué)部門（Energy Materials and Surface Sciences Unit）的研究人員致力于優(yōu)化可充電電池中的鋰硫電池。目前該研究以發(fā)表于期刊《Nature Communications》。
（圖片來源：Nature Communications）
該研究第一作者Hui Zhang表示：“與目前市場的鋰離子電池相比，鋰硫電池可以儲存的能量更多，具體來看，就是使用鋰離子電池的電動汽車一次充電可以行駛300公里，而鋰硫電池可實(shí)現(xiàn)續(xù)航里程達(dá)500公里?！?
但鋰硫電池實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的主要挑戰(zhàn)是其中間產(chǎn)物非常容易溶解。在電池的構(gòu)建過程中，硫與鋰會發(fā)生反應(yīng)生成產(chǎn)物。該過程共分為兩個(gè)階段，其中第一階段中的生產(chǎn)產(chǎn)物為多硫化鋰，該產(chǎn)物很容易溶解為多硫化物，從而損害電池性能，進(jìn)而縮短電池壽命。為優(yōu)化電池，多硫化鋰需要盡快轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)品，Li2S2或Li2S。為此，研究人員使用了兩種不同的材料，分別是TiO2，以吸收不需要的多硫化物，以及TiN，以加速吸收過程。
該研究的第二作者Luis Ono博士表示：“使用這兩種材料，我們開發(fā)出一種低成本且易于應(yīng)用的混合材料，可以很好地改善電池性能?！?
這些材料非常敏感。為最大限度地提高電池的效率，研究人員在納米尺度上進(jìn)行了研究，并發(fā)現(xiàn)通過采用10nm的TiN和5nm的TiO2，可以更快更多地吸收多硫化物，從而大大提高電池性能，進(jìn)而使所需充電時(shí)間更短、充電間隔更長且整體壽命更長。為了更加確定，研究人員將電池運(yùn)行了200次循環(huán)，發(fā)現(xiàn)其效率幾乎相同。
該研究的資深作者、OIST能源材料與表面科學(xué)部負(fù)責(zé)人Yabing Qi教授稱：“我們將繼續(xù)進(jìn)一步優(yōu)化材料以提高性能。目前已有很多人在研究鋰硫電池。這是一項(xiàng)非常有前景和令人興奮的技術(shù)。”
