(資料圖片僅供參考)

為了減少碳排放并滿足電子行業(yè)不斷增長(zhǎng)的需求，科學(xué)家們需要開發(fā)更耐用、更可持續(xù)并能儲(chǔ)存更多能量的替代電池技術(shù)。近年來，他們一直在嘗試使用不同的材料組合開發(fā)替代電池技術(shù)。

迄今為止，已證明最有前途的電池技術(shù)包括鋰硫(Li-S)電池，它包含硫陰極和鋰金屬陽極。這些電池可以克服與鋰離子電池(LiB)中的轉(zhuǎn)換反應(yīng)相關(guān)的一些限制，最終實(shí)現(xiàn)更高的能量密度。

盡管它們可能具有優(yōu)勢(shì)，但迄今為止推出的許多Li-S電池設(shè)計(jì)都沒有達(dá)到預(yù)期的效果。這樣做的一個(gè)原因是電池中的硫需要加載到導(dǎo)電主體上，該主體通常基于不易被電解質(zhì)潤(rùn)濕的材料(例如，大多數(shù)碳)。這會(huì)削弱鋰離子在電池中的擴(kuò)散，從而降低其整體容量和性能。

劍橋大學(xué)和法拉第研究所的研究人員最近使用鋰化金屬1T相二硫化鉬(LixMoS2)納米片開發(fā)了高性能鋰硫電池。發(fā)表在《自然能源》雜志上的一篇論文概述了他們的設(shè)計(jì)，為創(chuàng)造可以儲(chǔ)存更多能量的下一代電池解決方案提供了巨大希望。

“我們最近的論文是關(guān)于一種用于鋰硫電池的新材料，它可以帶來更高的能量密度，”進(jìn)行這項(xiàng)研究的研究人員之一李莊南告訴TechXplore。“它基于二維材料的金屬相，我們的研究小組已經(jīng)研究了10多年?！?/p>

李和他的同事介紹的電池設(shè)計(jì)建立在劍橋大學(xué)研究人員之前的努力之上。更具體地說，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了基于LixMoS2納米片的極具前景的電極，以制造具有許多有利特性和特性的Li-S電池。

“我們?cè)O(shè)計(jì)的重點(diǎn)是在保持電池正常運(yùn)行的同時(shí)使用最少量的電解液，”李解釋道?！斑@要求硫主體材料具有高導(dǎo)電性、密度、潤(rùn)濕性、吸附極性和催化活性等特性。”

研究人員發(fā)現(xiàn)，他們的鋰化納米片顯著改善了多硫化鋰的吸收，同時(shí)也增強(qiáng)了鋰離子的傳輸，加速了電化學(xué)反應(yīng)并提高了電催化活性，這支持了鋰硫電池中多硫化物的轉(zhuǎn)化。這些優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，產(chǎn)生了441Whkg-1和735Whl-1的顯著能量密度，使電池在200次操作循環(huán)后仍能保持85.2%的容量。

“在這項(xiàng)工作中展示的高能和長(zhǎng)壽命鋰硫電池具有創(chuàng)造下一代儲(chǔ)能設(shè)備的巨大潛力，”李補(bǔ)充說?！拔覀儸F(xiàn)在計(jì)劃提供更多基礎(chǔ)知識(shí)并將其轉(zhuǎn)化為商業(yè)上可行的電池技術(shù)?！?/p>

在最初的試驗(yàn)中，這組研究人員推出的新型鋰硫電池設(shè)計(jì)取得了非常有希望的結(jié)果，表明它可以幫助實(shí)現(xiàn)更好的性能和更高的能量密度。李和他的同事們現(xiàn)在正在進(jìn)行進(jìn)一步的評(píng)估，并探索他們的技術(shù)可能的商業(yè)化。