韓國科學家研發新型鋰硫電池，只需 12 分鐘即可充滿電

大邱慶北科學技術院（DGIST）能源科學與工程系 Jong-sung Yu 教授所帶領的研究團隊，成功開發出一種新型鋰硫電池，大幅提升了電池的充電速度與循環壽命。透過此研究，有望加速鋰硫電池的商業化，為電動車等領域帶來新的發展契機。

鋰硫電池以其高能量密度和低成本的優勢，被視為下一代電池技術的領跑者。然而，傳統鋰硫電池在快速充電時，硫的利用率低，導致電池容量下降，且在充放電過程中產生的多硫化鋰會遷移，進而影響電池性能。這些問題一直是阻礙鋰硫電池商業化的主要瓶頸。

（Source：DGIST，下同）

新型鋰硫電池顯示出極佳的循環穩定性

為了克服上述挑戰，團隊開發了一種創新的氮摻雜多孔碳材料。這種材料具有高度石墨化特性，並擁有豐富的多孔結構，能夠有效地吸附硫，並抑制多硫化鋰的遷移。研究團隊利用鎂和ZIF-8（一種金屬有機骨架材料）進行熱還原反應，成功合成出這種新型碳材料。

採用這種新型碳材料做為硫宿主材料的鋰硫電池，在快速充電條件下（僅需12分鐘）仍能保持高達705 mAh g⁻¹的比容量，是傳統鋰硫電池的1.6倍。此外，電池在經過1,000次充放電循環後，容量仍能保持82%，顯示出極佳的循環穩定性。

研究團隊與美國阿貢國家實驗室合作，利用先進的顯微分析技術，深入研究了這種新型電池的反應機制。研究結果表明，硫化鋰在碳材料的層狀結構中以特定方向形成，這歸功於氮摻雜和多孔碳結構的協同作用。氮摻雜不僅增強了硫的吸附能力，而且還加速了硫的反應速率，進而提高了充電速度。

研究已刊載於《ACS Nano》科學月刊。

▲ 簡單熱處理合成的NPC與鎂熱還原法合成的碳GNHPC的比較。

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（首圖來源：Pixabay）

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