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加拿大滑鐵盧大學(xué)的研究人員5月18日稱，他們制成了一種比傳統(tǒng)鋰電池容量大3倍的硫鋰電池原型。相關(guān)研究當(dāng)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(yīng)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(rèn)為是最為理想的一種電池材料，這兩種化學(xué)物質(zhì)的結(jié)合不但能提供高密度的能量，在穩(wěn)定性、安全性和壽命上也更為出色。另外，在成本上，硫的價格也遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(fù)責(zé)儲存和釋放電子，在這種可逆的電化學(xué)反應(yīng)中為了實現(xiàn)較高的電流，必須使其中的硫與類似碳這樣的導(dǎo)體緊密接觸，而此前并無十分有效的方式。 滑鐵盧大學(xué)琳達(dá)·納扎爾教授所帶領(lǐng)的研究小組通過納米技術(shù)實現(xiàn)了碳和硫的緊密結(jié)合。在實驗中他們采用了一種被稱為介孔碳的多孔碳材。在納米水平上，這種類型的碳在孔徑和孔容量上十分一致。通過納米技術(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(dāng)接觸碳管后它們就被吸入并凝固收縮為硫納米纖維。研究人員通過電子顯微鏡對灌注過硫的碳管剖面進(jìn)行檢查后發(fā)現(xiàn)，在所有的孔徑中均充滿了硫，碳和硫?qū)崿F(xiàn)了十分完美的結(jié)合。 納扎爾稱，由這種復(fù)合材料所制成電池的電量可達(dá)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(wěn)定性的前提下，其能量密度比由傳統(tǒng)鋰過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(fù)合材料的研制也提供了一條新的途徑。在未來的研究中他們還將進(jìn)一步完善這種陰極材料的結(jié)構(gòu)和性能。 |
