硫雖然經(jīng)常作為工業(yè)產(chǎn)品的廢物，但未來卻能成為高性能電池的關(guān)鍵材料。美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院、亞利桑那大學(xué)和韓國首爾國立大學(xué)的科學(xué)家們近日共同研究完成了一種便宜的高容量鋰硫電池，可以循環(huán)數(shù)百次而不損失功效。
鋰離子電池陰極通常采用陶瓷氧化物，如氧化鈷等，使陰極變得笨重，從而限制了電池的能量密度。硫原子的重量不到鈷原子的一半，鋰硫電池的能量密度是以往鋰離子電池的幾倍。但鋰硫電池的陰極也有其缺點(diǎn)，即硫和鋰很容易形成化合物，然后結(jié)晶粘在電池內(nèi)部，在反復(fù)循環(huán)下沿著應(yīng)力方向會(huì)產(chǎn)生裂紋。
為了制造更穩(wěn)定的陰極，研究團(tuán)隊(duì)把硫加熱到185℃，使八原子環(huán)形硫熔化變成長鏈硫，然后混合長鏈硫和二異丙烯基苯（DIB），碳基塑料前驅(qū)體和硫鏈鍵合在一起，制造出一種共聚物。研究團(tuán)隊(duì)稱這種制造過程為“逆硫化”。添加DIB到陰極可以阻止開裂和防止鋰硫化合物結(jié)晶。研究發(fā)現(xiàn)，DIB含量在10%~20%可使陰極達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。研究人員通過500次循環(huán)，發(fā)現(xiàn)電池可保留一半以上的初始容量。研究人員同時(shí)指出，由于鋰暴露在空氣中能燃燒，所以任何商業(yè)鋰硫電池將需要經(jīng)過嚴(yán)格的安全檢測(cè)之后才能投放市場(chǎng)。
