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新型鋰硫電池：跨越能量與壽命“障礙”
2025年01月23日 17:32:19
來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：4952
近期，韓國(guó)電氣研究所下一代電池研究中心的科學(xué)家們?nèi)〉昧岁P(guān)鍵性進(jìn)展，為鋰硫電池的商業(yè)化應(yīng)用掃清了障礙。
在全球能源存儲(chǔ)技術(shù)日新月異的當(dāng)下，新型電池技術(shù)的探索已成為推動(dòng)綠色能源革命的核心動(dòng)力。其中，鋰硫電池憑借高能量密度和環(huán)保特性，成為了備受關(guān)注的明星。然而，盡管鋰硫電池潛力巨大，但其從實(shí)驗(yàn)室邁向市場(chǎng)的征程卻屢遭阻礙，特別是在能量密度和循環(huán)壽命的提升上。近期，韓國(guó)電氣研究所下一代電池研究中心的科學(xué)家們?nèi)〉昧岁P(guān)鍵性進(jìn)展，為鋰硫電池的商業(yè)化應(yīng)用掃清了障礙。
鋰硫電池采用硫作為正極材料，金屬鋰作為負(fù)極，其理論能量密度遠(yuǎn)超鋰離子電池，極具吸引力。同時(shí)，硫元素儲(chǔ)量豐富，成本較低，且環(huán)保，使得鋰硫電池在成本和環(huán)境友好性方面具備優(yōu)勢(shì)。在電動(dòng)汽車(chē)、無(wú)人機(jī)和航空航天等領(lǐng)域，鋰硫電池的高能量密度和輕質(zhì)特性有望顯著提升設(shè)備的續(xù)航和性能，因此被視為關(guān)鍵技術(shù)。
然而，鋰硫電池在充放電過(guò)程中產(chǎn)生的多硫化鋰中間物質(zhì)，會(huì)在電池內(nèi)部穿梭，引發(fā)不良化學(xué)反應(yīng)，從而影響電池壽命和性能。這一難題一直是鋰硫電池商業(yè)化進(jìn)程中的絆腳石。為了克服這一挑戰(zhàn)，韓國(guó)電氣研究所的研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地結(jié)合了單壁碳納米管(SWCNT)與氧官能團(tuán)。
SWCNT是一種高強(qiáng)度、高導(dǎo)電性的新材料，而氧官能團(tuán)則增強(qiáng)了SWCNT在電池中的分散性。這種結(jié)合有效穩(wěn)定了電極，控制了多硫化鋰的溶解和擴(kuò)散，減少了硫的損失。
此外，北京大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)也在全固態(tài)鋰硫電池方面取得了顯著進(jìn)展。他們開(kāi)發(fā)了一種具有高離子電導(dǎo)率的新型玻璃相硫化物固態(tài)電解質(zhì)材料，并基于此研制出具有優(yōu)異快充性能和超長(zhǎng)循環(huán)壽命的全固態(tài)鋰硫電池。這種電池實(shí)現(xiàn)了快速固固反應(yīng)速率和高循環(huán)穩(wěn)定性，為下一代動(dòng)力電池提供了新的技術(shù)方案。
在全球“碳中和”目標(biāo)的推動(dòng)下，高效能源存儲(chǔ)技術(shù)的研發(fā)至關(guān)重要。鋰硫電池作為新興的能源技術(shù)，其突破將為多個(gè)高能耗、高要求的行業(yè)帶來(lái)新機(jī)遇，加速技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)。隨著技術(shù)的不斷成熟和成本的降低，鋰硫電池有望在電動(dòng)汽車(chē)、大規(guī)模能源存儲(chǔ)、低空飛行動(dòng)力以及高端電子設(shè)備等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，為推動(dòng)綠色能源革命和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)貢獻(xiàn)力量。
綜上所述，新型鋰硫電池的突破不僅解決了能量密度和循環(huán)壽命的技術(shù)難題，更為其商業(yè)化應(yīng)用鋪平了道路。未來(lái)，隨著技術(shù)的不斷成熟和市場(chǎng)的拓展，鋰硫電池有望成為推動(dòng)綠色能源發(fā)展的重要力量。
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