美研制出能量密度為鋰電池4倍的全固態鋰硫電池

    鋰電世界  據物理學家組織網6月6日（北京時間）報道，美國能源部下屬的橡樹嶺國家實驗室（ORNL）的科學家設計出了一種全新的全固態鋰硫電池，其能量密度約鋰電池的4倍，且成本更低廉。相關研究發表在本周出版的世界頂尖化學期刊《德國應用化學國際版》上。

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

    幾十年來，科學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，電池內使用液體電解質也成為科學家們的桎梏。一方面，液體電解質會通過溶解多硫化物從而幫助鋰離子在電池中傳導。但不利的是，這一溶解過程會使電池過早地被損壞。

    現在，該ORNL研究團隊的新設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并將其作為電池的陰極，其能傳導鋰離子和傳統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（也由ORNL的研究人員研發而成）結合在一起，制造出了這種能量密度大的全固態電池。

    梁誠督表示：“電解質由液體變成固體這一轉變消除了硫溶解的問題，而且，由于液體電解質容易同鋰金屬發生反應，所以，新電池使用固體電解質后安全性也更高。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、能量密度大等優點。”

    測試結果表明，新電池在60攝氏度的溫度下，經過300次充放電循環后，電容可以維持在1200毫安小時/克，而傳統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應用，他們正在為此技術申請專利。