動力澎湃的鋰硫電池

現(xiàn)如今，鋰離子電池已經(jīng)在我們的數(shù)字生活中占據(jù)了最核心的地位，畢竟如果沒電，再好的戲也出不來。所以容量更大、質(zhì)量更輕的電池不僅是廣大Geek的夢想，也是科學家們所追求的目標?，F(xiàn)在《Geek》要告訴大家一個好消息：加拿大滑鐵盧大學的研究人員開發(fā)出了一種新型的鋰硫電池，這種電池能夠存儲和提供的電力比普通鋰離子電池多3倍!更令人興奮的是，這種動力強勁的電池已經(jīng)完全研制成功，很快就可以商業(yè)化。

該項目的負責人是Linda Nazar博士，滑鐵盧大學化學系的教授。她解釋說，硫與鋰搭配制成的電池有著更高的能量密度，而且與能用在鋰電池中的其他材料相比，硫的成本相對較低，鋰硫電池將成為安全、長壽以及低碳排放的能源。

該技術(shù)的關(guān)鍵在于陰極(在放電的電池中，陰極為正極)，這是電池在充放電周期中存儲和釋放電荷的部分。為了使可逆的電化學反應(yīng)在高電流率下發(fā)生，帶電子的活性硫需要與碳一類的導體緊密接觸。在該小組開發(fā)的解決方案中，中孔碳被用來啟動該反應(yīng)過程。這種高度結(jié)構(gòu)化且多孔的碳在納米尺寸下有著更加均勻的孔徑和體積。研究小組利用納米鑄造工藝，將直徑6.5納米的碳棒用3～4納米寬的通道分隔開。為了維持通道內(nèi)的空間并固定碳棒，研究人員插入了碳微纖維來支撐整體結(jié)構(gòu)。他們在碳納米棒的頂端加熱硫并將其熔化，用以填補納米級的空白。液態(tài)的硫被毛細管力吸入通道中，在那里它們收縮形成硫納米纖維。通過電子掃描顯微鏡可以發(fā)現(xiàn)，所有的空間已經(jīng)被硫均勻地填滿了，這表明就是這種有著巨大表面積的活性元素(相對于碳)為新型電池帶來了優(yōu)異的性能測試結(jié)果。

據(jù)稱，這種復合材料在良好的循環(huán)穩(wěn)定性以及合理的價格下，可實現(xiàn)硫的理論儲電容量的80％，其能量密度將是鎳系陰極的3倍。更重要的是，高容量的碳活性物質(zhì)開啟了“吸脹”類復合材料的大門，這種材料有可能在材料科學的眾多領(lǐng)域中得到應(yīng)用。研究小組在繼續(xù)完善硫陰極的結(jié)構(gòu)和性能的同時，已經(jīng)著手申請專利。如果這種新型的鋰硫電池能夠即時上市，想必會在數(shù)碼行業(yè)引起一場革命。