用奈米海綿解決鋰硫電池壽命問題,超長持久電池何時成真?

作者 | 發布日期 2021 年 08 月 10 日 17:00 | 分類 能源科技 , 電力儲存 , 電池 Telegram share ! follow us in feedly


鋰硫電池儲電容量大、成本低廉,如果「進化完成」,其能量密度足以讓智慧型手機 5 天不用充電、電動飛機續航里程延長 2 倍,不過當然現實距離夢想還有些遙遠,但日本沖繩科學技術大學院大學(OIST)團隊最近也是跨出一步,透過新型的海綿材料,讓鋰硫電池充放電循環破數百次。

與現在常見的鋰離子電池相比,鋰硫電池更輕、重量能量密度為五倍之多,相同體積或重量下,能量密度愈高就可以提供愈多的電力,因此這種電池相當適合應用在電動車、電動飛機等,論文第一作者 Hui Zhang 表示,鋰硫電池可以儲存更多電力,從資料上來看,裝載鋰離子電池的電動車續航里程平均 300 公里,若是採用鋰硫電池,續航里程可以衝到 500 公里。

顯然鋰硫電池是個具競爭力的電池後起之秀,只是現階段鋰硫電池還有急需解決的問題,包括穩定性挑戰,這會讓電池關鍵模組迅速變質、接點失效。在鋰硫電池充放電過程中,中間產物多硫化鋰(lithium polysulfide)會迅速溶解成麻煩的多硫化物(Polysulfide),而不是理想狀態下的硫化鋰或是過硫化鋰。

(Source:OIST

對此 OIST 科學家打造一種奈米級多孔海綿,並在海綿塗上氮化鈦和二氧化鈦,氮化鈦可以加速多硫化鋰轉化成硫化鋰,二氧化鈦則能吸收不需要的多硫化物。實驗指出,與一般的鋰硫電池相比,新型鋰硫電池的性能更好,高比容量、充電時間更短、續航力更久,更重要的是,在 200 次充放電循環後也沒有出現效率損失。

雖說距離商業化還有很長一段距離,但第二作者 Luis Ono 表示,目前已經成功開發低成本且可應用的混合材料,有效改善電池的性能。OIST 能源材料與表面科學教授兼論文通訊作者 Yabing Qi 也補充,未來將繼續進一步最佳化材料提高性能,目前也有許多十分聰慧的人正在研究鋰硫電池,這項技術未來可期。

(首圖來源:pixabay