美国研发新型硫阴极化学物质 可制成更稳定/性能更好的锂硫电池

随着人们对经济且可持续性能源的需求不断增加，持续研发高能量密度电池也变得至关重要。锂硫电池因能量密度高、成本低、硫储量丰富、无毒且具有可持续性，因而吸引了学术界和行业专业人士的关注。但是，纯硫会与锂离子和电子发生反应，产生多硫化锂中间体，并溶解在电解质中，而且硫的导电性低，最终会导致锂硫电池循环寿命短且能量密度低。

（图片来源：马里兰大学）

为了克服以上挑战，据外媒报道，美国马里兰大学（the University of Maryland）一个由Chunsheng Wang领导的多机构研究小组研发了一种新型硫阴极化学物质，可以提升锂硫电池的稳定性，让其具备更高的能量。

研究人员们利用石墨烯、碳纳米管、多孔碳和膨胀石墨等导电材料来防止多硫化合物溶解，并提升硫阴极的导电性，不过面临的挑战是需要将纳米大小的硫封装在硫含量高的导电碳基底中，以避免多硫化合物的形成。

研究人员表示：“我们利用硫和氧/碳之间的化学键来稳定硫，包括高温处理，将“原始”硫蒸发，将真空玻璃管中的富氧有机化学物碳化，从而形成密集的含氧稳定硫/碳复合材料，而且硫含量很高。”

此外，研究人员还用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）和对分布函数来说明该电极的反应机制。

研究人员表示：“在密集的硫/碳复合材料中，稳定的硫以分子形式均匀地分布在碳中，其中硫含量达60%。在激活循环中固态电解质间相的形成将硫完全密封在碳基底中，在电解贫液的条件下，仍实现了优越的电化学性能。”

锂硫电池应用广泛，可用于家用和手持电子产品、电动汽车、大型储能设备等。