美國研發(fā)全新全固態(tài)鋰硫電池 加快電動汽車發(fā)展

　　據(jù)報道，美國能源部下屬的橡樹嶺國家實驗室(ORNL)的科學(xué)家設(shè)計出了一種全新的全固態(tài)鋰硫電池，其能量密度約為目前電子設(shè)備中廣泛使用的鋰離子電池的4倍，且成本更低廉。相關(guān)研究發(fā)表在本周出版的世界頂尖化學(xué)期刊《德國應(yīng)用化學(xué)國際版》上。

　　該研究的領(lǐng)導(dǎo)者梁誠督(音譯)表示：“新電池中用到的電解質(zhì)也是固體，這種設(shè)計思路完全顛覆了已延續(xù)150年到200年的兩個電極加一堆電解液的固有電池概念，也解決了其他化學(xué)家一直擔(dān)心的易燃問題。”

　　幾十年來，科學(xué)家們一直很看好鋰硫電池，其比鋰離子電池效率高且成本低。但壽命短是其最大弱點，因此一直未被商用。另外，電池內(nèi)使用液體電解質(zhì)也成為科 學(xué)家們的桎梏。一方面，液體電解質(zhì)會通過溶解多硫化物從而幫助鋰離子在電池中傳導(dǎo)。但不利的是，這一溶解過程會使電池過早地被損壞。

　　現(xiàn) 在，該ORNL研究團(tuán)隊的新設(shè)計方法清除了這些障礙。首先，他們合成出了一種富含硫的新物質(zhì)并將其作為電池的陰極，其能傳導(dǎo)鋰離子和傳統(tǒng)電池陰極中使用的 硫金屬鋰化物，隨后，再將其同由鋰制成的陽極以及固體電解質(zhì)(也由ORNL的研究人員研發(fā)而成)結(jié)合在一起，制造出了這種能量密度大的全固態(tài)電池。

　　梁誠督表示：“電解質(zhì)由液體變成固體這一轉(zhuǎn)變消除了硫溶解的問題，而且，由于液體電解質(zhì)容易同鋰金屬發(fā)生反應(yīng)，所以，新電池使用固體電解質(zhì)后安全性也更 高。另外，新鋰硫電池中使用的硫是處理石油后剩下的副產(chǎn)品，來源豐富且成本低廉，也能存儲更多能量，這就使新電池具有成本低廉、能量密度大等優(yōu)點。”

　　測試結(jié)果表明，新電池在60攝氏度的溫度下，經(jīng)過300次充放電循環(huán)后，電容可以維持在1200毫安小時/克，而傳統(tǒng)鋰離子電池的平均電容為140至 170毫安小時/克。梁誠督表示，因為鋰硫電池攜帶的電壓為鋰離子電池的一半，平均電容為其8倍，所以，新電池的能量密度約為傳統(tǒng)鋰離子電池的4倍。

　　盡管新電池仍然處于演示階段，但研究人員希望盡快將這項研究由實驗室推向商業(yè)應(yīng)用，他們正在為此技術(shù)申請專利。

　　早在上世紀(jì)90年代，就有人開始研發(fā)鋰硫電池，最近幾年，國內(nèi)外的相關(guān)研究工作更為活躍。較高的比容量和能量密度，意味著鋰硫電池的單體重量和體積更 小，放電能力更強(qiáng)，且成本低廉，這一切看似都與現(xiàn)今電動汽車發(fā)展的需求相當(dāng)契合。然而毋庸置疑的是，其研究還有較長的路要走，比如還需要進(jìn)一步增加循環(huán)次 數(shù)，并且該電池的能量密度和功率密度還需要進(jìn)一步的提升才能滿足電動汽車市場的需要。