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    鋰硫電池朝商業(yè)可行性邁出了重要的一步

    鋰硫電池被譽(yù)為電池技術(shù)的明日之星,有望單次充電顯著增加手機(jī)、電動(dòng)汽車等產(chǎn)品的使用壽命,同時(shí)比目前的鋰離子電池更環(huán)保。然而,鋰硫電池的壽命不如鋰離子電池長,會(huì)隨著時(shí)間的推移而退化。

    鋰是一種反應(yīng)性元素,它會(huì)分解周圍的其他元素。鋰硫電池的每一次循環(huán)——充電和放電的過程——都會(huì)在鋰金屬陽極(電池的負(fù)極)上形成苔蘚和針狀沉積物。這一反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致電池整體退化。

    這些沉積物分解了來回運(yùn)輸鋰離子的電解質(zhì)。這可能會(huì)困住一些鋰,使電極無法提供足夠的能量來實(shí)現(xiàn)超長時(shí)間的使用。這種反應(yīng)還會(huì)導(dǎo)致電池短路,甚至可能引發(fā)火災(zāi)。

    在鋰電極上形成的人造層可防止電解質(zhì)降解,并減少在充電過程中形成鋰的生苔結(jié)構(gòu)。“在鋰表面上形成的層使它能夠在不破壞電解質(zhì)的情況下運(yùn)行,并增加電池壽命使。”阿姆魯絲·巴爾加夫(Amruth Bhargav)說,他和他的研究生學(xué)生桑賈伊·南達(dá)(Sanjay Nanda)共同撰寫了這篇論文。

    曼瑟拉姆補(bǔ)充說,這種方法可以應(yīng)用于其他鋰基和鈉基電池。研究人員已經(jīng)為這項(xiàng)技術(shù)申請(qǐng)了臨時(shí)專利。

    南達(dá)說:“穩(wěn)定層是通過一個(gè)簡單的現(xiàn)場(chǎng)過程形成的,不需要昂貴或復(fù)雜的預(yù)處理或鋰金屬陽極涂層過程。”

    解決這部分電池的不穩(wěn)定性是延長其使用壽命和推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。曼瑟拉姆說,鋰硫電池目前最適合需要輕型電池的設(shè)備,一次充電可以運(yùn)行很長時(shí)間,不需要大量的充電周期,比如無人機(jī)。但它們有潛力在擴(kuò)大電動(dòng)汽車的使用范圍和增加可再生能源的使用方面發(fā)揮重要作用。

    曼瑟拉姆說,鋰硫電池的正極和負(fù)極的充電容量都是當(dāng)今鋰離子電池的10倍,這意味著一次充電可以提供更持續(xù)的使用。硫作為石油和天然氣工業(yè)的副產(chǎn)品廣泛存在,使得電池的生產(chǎn)成本低廉。硫也比鋰離子電池中使用的金屬氧化物材料更環(huán)保。

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