德、加聯(lián)合研發(fā)新型鋰-硫電池 有望替代鋰電池

    鋰電世界  德國慕尼黑大學(xué)和加拿大滑鐵盧大學(xué)的研究人員，聯(lián)合研發(fā)新型鋰-硫電池取得重大進(jìn)展。研究人員應(yīng)用納米技術(shù)對鋰-硫電池技術(shù)進(jìn)行重大改進(jìn)，使用碳納米微粒構(gòu)成多孔電極，使吸附硫的能力大大增強(qiáng)，電池達(dá)到最高的性能，未來有望替代目前的鋰離子電池。
    鋰-硫電池兩個電極由鋰電極和硫-碳電極構(gòu)成，在兩個電極之間進(jìn)行鋰離子交換，硫材料在這個系統(tǒng)中起重要作用。理想情況下每個硫原子可以接受兩個鋰離子，由于硫的重量輕，是一種非常理想的儲能材料，同時硫本身不導(dǎo)電，因此在充放電過程中電子不易遷移流失。
    此項研發(fā)成果的關(guān)鍵是，研發(fā)人員將硫材料制成了表面積盡可能大的能接受電子的電極材料，同時又將其與導(dǎo)電的基體材料對接。為此，科研人員用碳納米微粒制成一種多孔結(jié)構(gòu)的支架，這種碳納米微粒多孔結(jié)構(gòu)具有十分獨(dú)特的表面性能，其空隙率達(dá)到2.32立方厘米/克，比表面積達(dá)到2445平方米/克，也即在一小塊方糖大小的材料中具有與10個網(wǎng)球場相當(dāng)?shù)谋砻娣e。在孔徑只有3—6納米的孔隙中，硫原子可以非常均勻地分布，因此幾乎所有硫原子都有與鋰離子接觸并將鋰離子接受的可能，同時這些硫原子又與具有導(dǎo)電性的碳材料緊密相連，因此分布在這種多孔碳納米微粒中的硫材料具有了優(yōu)良的導(dǎo)電性能并且非常穩(wěn)定，其儲存電能密度達(dá)到1200mAh/克，并且循環(huán)充放電性能良好。