美国能源部阿贡研究人员测试锂硫电池结构新材料

电动悟空摘录 在日常生活中，锂离子电池广泛应用于手机、智能手表和电动汽车。锂离子电池自首次出现以来，取得了很大的进步，但也存在使用寿命短、过热、部分原材料短缺等常见缺点。

(图片来源:阿贡实验室)

据外媒报道，美国能源部阿贡国家实验室为了找到解决这些问题的办法（Argonne National Laboratory）研究人员测试了电池结构中的新材料，如硫。硫储量丰富，成本效益高，能储存比传统离子电池更多的能量。

在一项新的研究中，研究人员通过在电池中创建层来提高储能容量，从而促进硫基电池的研究，几乎消除了导致硫电池腐蚀的传统问题。

将含硫正极与锂金属负极配对是一种有前途的电池设计。这些部件之间是电解质，即支持离子在电池两极之间传递的物质。早期锂硫电池性能差，因为硫物种（多硫化物）会溶解在电解质中，导致电池腐蚀。多硫化物穿梭效应会对电池寿命产生不利影响，降低电池充电次数。

为了防止多硫化物穿梭，研究人员试图在正极和负极之间设置氧化还原非活性分区。这意味着材料不会像电极中的其他物质那样发生反应。然而，这种保护层重而致密，不仅降低了电池的单位质量储能容量，而且不能完全避免穿梭效应。锂硫电池的商业化是一个主要的障碍。

为了解决这个问题，研究人员开发并测试了一个多孔硫分区。实验室测试表明，与非活性分区相比，该活性分区的初始容量约为锂硫电池的三倍。更重要的是，经过700次充放电循环后，具有活性分区的电池仍能保持较高的容量。

研究人员阿贡Guiliang Xu过去，氧化还原非活性隔层的电池实验只能抑制穿梭效应。在此过程中，层体的额外重量牺牲了给定电池的重量能量。相反，氧化还原活性隔层不仅可以增加储能容量，还可以抑制穿梭效应。

该团队利用阿贡先进的光子源进一步研究氧化还原活性隔层（APS）的17-BM测试光束线。将带有该层的电池暴露在X射线束下，研究人员可以通过收集到的数据来确定该层的优点。

数据显示，氧化还原活性隔断可以抑制穿梭效应，减少电池中的有害反应，提高电池容量，使其能够容纳更多的电荷，循环时间更长。APS光束线研究人员Wenqian Xu这些结果表明，在锂硫电池的开发过程中，氧化还原活性隔层会产生很大的影响。

展望未来，该团队希望评估氧化还原活性隔层技术的增长潜力。Xu研究人员想让它更薄更轻。