研究人員找到了將鋰硫電池壽命延長四倍的新方法

winniewei 提交于 周三, 04/29/2020
研究人員找到了將鋰硫電池壽命延長四倍的新方法

(圖自:University of Texas at Austin

近年來,鋰離子電池已經成為了消費類設備中最重要的儲能裝置。然而在開發性能更加優異的替代品上,科學家們并沒有放慢前行的腳步。比如本文要介紹的鋰硫電池,其具有兩倍于鋰離子的能量儲存特性,但缺點也很是明顯,尤其是衰減過快。好消息是,德州大學奧斯汀分校的科學家們,已經設計出了攻克這一問題的方法。

通過集成保護層,新方案可使鋰硫電池的壽命延長四倍。此前由于材料變性的速度太快,鋰硫電池的研究一直停留在實驗室階段。

若德州大學奧斯汀分校的研究成果能夠得到繼續改進和獲得有效的應用,那未來我們有望見到五倍于當前續航的智能機或電動汽車。

據悉,鋰硫電池失效的主要原因,是在鋰金屬制成的電池電池上形成了枝晶。這些缺陷會破壞在正負極之間來回傳遞電荷的電解質溶液,最終導致電池斷路或失火。

此前,研究人員已經對鋰硫電池的結構做出過一些調整,比如將關鍵組件粘合到一起的新型架構、半固態杯形電解質、以及混合電極的使用。

然而該校的研究團隊認為,他們找到了另一條充滿希望的道路 —— 即開發出一種帶有稀有碲(Tellurium)金屬保護層的新型鋰硫電池。

此前,這種材料常被用于光伏面板的生產中。若將它置于鋰金屬電極的頂部,則可有效限制樹晶的形成,從而極大地延長鋰硫電池的使用壽命。

研究合著者 Amruth Bhargav 指出,通過實施這樣的保護工藝,鋰硫電池就能夠在不破壞電解質的情況下長時間運行,從而極大地改善電池的使用壽命。

實驗室里的原型測試表明,這種新穎的概念設計,可讓鋰硫電池的壽命延長四倍。更棒的是,他們的制造方法并不涉及昂貴或復雜的工藝,與鋰硫電池的成本效益非常吻合。

最后,研究合著者 Arumugam Manthiram 補充道:“地球上硫磺的儲量很是豐富,開采利用不會對環境造成破壞,且無需擔心在美國境內的供應鏈問題。不過在具體的實施方面,仍面臨著一些工程上的挑戰”。

有關這項研究的詳情,已經發表在近日出版的《焦耳》(Joule)期刊上,原標題為《Anode-free, Lean-Electrolyte Lithium-Sulfur Batteries Enabled by Tellurium-Stabilized Lithium Deposition》。

來源:cnBeta.COM

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