“掺了糖”的锂硫电池可稳定循环逾1000次 容量五倍于锂电池

据媒体报道，在下一代电池可使用的众多令人兴奋的化学物质中，锂硫电池是一种具有巨大潜力的化学物质，因为它的储能能力是目前锂离子电池的五倍，但它的稳定性问题一直阻碍着这种电池的进一步发展。

近期，澳大利亚的科学家们为这种有前途的电池提出了一种新的设计，包括添加糖来解决原有的稳定性问题，这一举动使锂硫电池可以稳定运行超过1000次。这项研究成果已于近日发表在了《自然通讯》(Nature Communications)杂志上。

尽管锂硫电池的高容量一直推动着科学家们努力开发其成为一种主流应用，但也一直受到稳定性问题的困扰。由于电池的正硫电极在充电过程中膨胀和收缩，它会受到显著的压力，从而损坏电极结构。同时，负极也会被硫化合物所污染。

去年，墨尔本莫纳什大学(Monash University)的一个电池研究小组想出了一个解决方案，解决了这个问题的一半。科学家们开发了一种特殊的粘合剂，可以在硫粒子周围创造额外的空间，这意味着它们在充电期间有更多的空间安全膨胀。这样做的结果就是一个高容量的锂硫电池，能够循环使用超过200次。

现在，科学家们又把目标对准了等式的另一边，即负的锂电极，它实际上被硫“窒息”了。这一突破源于1988年的一项研究，该研究展示了一些糖基物质如何通过促进硫化物之间的强键来避免地质沉积物的降解。

他们的目标是将这种方法应用到锂-硫电池上，以防止硫链(即多硫化物)从正极释放出来，这些硫链往往会在负极上移动并形成苔藓。研究小组在电极的网状结构中引入了一种糖基添加剂，作为粘结剂，形成网状微结构，帮助调节多硫化物的移动。

最终，携带糖添加剂的实验电池显示，其容量约为700 mAh/g，可稳定循环1000次。这项研究的论文第一作者、博士生Yingyi Huang说道，“这样每次充电都能持续更长时间，延长电池的寿命。而且制造电池不需要那些奇异的、有毒的、昂贵的材料。”

不过，在锂硫电池应用于智能手机和电动汽车之前，仍有一些问题需要解决，但研究人员表示，他们的技术有潜力存储2到5倍于现在的锂电池的能量，并且通过这项新的研究，相信他们已经向现实世界的应用迈出了关键的一步。

作者Mahdokht Shaibani博士说，“虽然我们的团队已经解决了电池阴极侧的许多挑战，但仍需要在锂金属阳极的保护方面进行进一步的创新，以实现对这项有希望的技术的大规模应用——这些创新可能即将到来。”