加一把糖,鋰硫電池穩定性更強了

作者 | 發布日期 2021 年 09 月 15 日 13:00 | 分類 能源科技 , 電力儲存 , 電池 Telegram share ! follow us in feedly


鋰硫電池為備受矚目的下一代電池技術,科學家認為,這種電池的儲電容量有機會達到鋰電池的 5 倍,現在也正以這個目標為前進動力,而澳洲科學家們提出加速鋰硫電池進展的新方案:撒點糖增加電池穩定性。

澳洲蒙納許大學團隊認為,糖可以接決鋰硫電池穩定性不足的問題,實際測試也發現,在 1,000 次充放電循環後仍能維持穩定。

鋰硫電池有著高儲電容量潛力,帶來手機多天免充電、電動車環島沒問題的未來想像,不過理想與現實還有一段距離,現在鋰硫電池還得解決穩定性門檻。至於為什麼電池穩定性差?主要是因為電池正極裡面的硫,在充放電過程中會不斷膨脹和收縮,壓力過大且會迅速劣化,另外負極也會被反應副產物硫化合物(polysulfides)污染。

過去蒙納許大學一直想解決這個問題,去年也開發出特殊的黏著劑,在硫顆粒外圍「挪」出一點空間,讓硫更有膨脹與收縮的餘裕,最終電池可以承受 200 次充放電;如今蒙納許大學又帶來另一個解方,這源自於 1988 年的研究:糖基物質可以促進硫化物的強鍵,避免沉積物降解。

團隊希望「灑一些糖」之後,鋰硫電池的正極不會釋放反應副產物多硫化物,避免多硫化物阻礙鋰離子移動。

因此團隊在電極的網狀結構中添加糖基添加劑,充當黏著劑並形成網狀微結構,有助抑制多硫化物,最終結果也符合期待,實驗電池容量約每克 700 mAh,充放電循環可維持 1,000 次。論文第一作者 Yingyi Huang 表示,每次充電的續航里程更久,進而延長電池的使用壽命,電池製造更不需要奇怪、有毒和昂貴的材料。

研究人員表示,鋰硫電池所儲存的能量有可能是鋰電池的 2~5 倍,透過新研究,已經將技術進一步帶往現實世界。論文第二作者 Mahdokht Shaibani 指出,雖然團隊已經彌平鋰硫電池正極的許多麻煩,但現在還需要進一步保護電池的負極,才可以讓這有前途的技術推往大規模應用。

(首圖來源:Flickr/Kurtis Garbutt CC BY 2.0)