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加拿大滑鐵盧大學(xué)的研究人員5月18日稱(chēng)，他們制成了一種比傳統鋰電池容量大3倍的硫鋰電池原型。相關(guān)研究當日發(fā)表在《自然·材料》雜志網(wǎng)絡(luò )版上。 鋰硫電池具有十分廣闊的應用前景，化學(xué)家們已經(jīng)為此進(jìn)行了近20年的研究。硫和鋰被認為是最為理想的一種電池材料，這兩種化學(xué)物質(zhì)的結合不但能提供高密度的能量，在穩定性、安全性和壽命上也更為出色。另外，在成本上，硫的價(jià)格也遠遠低于目前在鋰電池中所廣泛使用的其他材料。 但電池陰極的制造一直是困擾人們的一大難題，這部分在充放電中負責儲存和釋放電子，在這種可逆的電化學(xué)反應中為了實(shí)現較高的電流，必須使其中的硫與類(lèi)似碳這樣的導體緊密接觸，而此前并無(wú)十分有效的方式。 滑鐵盧大學(xué)琳達·納扎爾教授所帶領(lǐng)的研究小組通過(guò)納米技術(shù)實(shí)現了碳和硫的緊密結合。在實(shí)驗中他們采用了一種被稱(chēng)為介孔碳的多孔碳材。在納米水平上，這種類(lèi)型的碳在孔徑和孔容量上十分一致。通過(guò)納米技術(shù)，該小組將其制成了一種空心碳管，每根厚6.5納米，孔徑3至4納米。由于硫可被加熱和融化，當接觸碳管后它們就被吸入并凝固收縮為硫納米纖維。研究人員通過(guò)電子顯微鏡對灌注過(guò)硫的碳管剖面進(jìn)行檢查后發(fā)現，在所有的孔徑中均充滿(mǎn)了硫，碳和硫實(shí)現了十分完美的結合。 納扎爾稱(chēng)，由這種復合材料所制成電池的電量可達到理論值的80%%，而且在保持較低成本、良好循環(huán)性和較好穩定性的前提下，其能量密度比由傳統鋰過(guò)渡金屬氧化物陰極制成的電池高3倍。這種多孔碳材的“吸漲”技術(shù)為其他復合材料的研制也提供了一條新的途徑。在未來(lái)的研究中他們還將進(jìn)一步完善這種陰極材料的結構和性能。 |
