日本制成全固态锂硫电池比传统锂离子二次电池的能量密度高4倍

盖世轿车讯 据外媒报导，日本丰桥技术科学大学（Toyohashi University of Technology）电气与电子信息工程系的一组科学家选用一种低本钱的简略液相法组成了一种活性含硫资料和碳纳米纤维（CNF）复合资料。研讨人员选用液相法制成了硫-CNF复合资料，再制成了全固态锂硫电池，与锂离子二次电池比较，其放电容量更高、循环安稳性更好。因而，未来，此类固态锂硫电池将可以用于电动轿车等。

上一年取得诺贝尔化学奖的锂离子二次电池已被大范围的使用于智能手机、电动轿车等范畴。近年来，因为混合动力轿车和电动轿车的数量添加，全固态电池作为下一代电池也受到了重视。特别是全固态锂硫电池的能量密度是传统锂离子二次电池的5倍，因而其备受重视。不过，硫是一种绝缘体，因而约束了其使用于电池设备。为了处理该问题，硫有必要装备可以传导离子和电子的途径。

该研讨小组就提出了一种将含硫活性资料与碳纳米纤维（CNF，由静电拼装法制备而成）结合而成的阴极复合资料，此种碳纳米纤维可以在溶液中与其他资料均匀结合。选用硫-CNF复合资料和电化学安稳液相法组成的Li2S-P2S5-LiI固体电解质制备了全固态锂硫电池，该电池的放电容量与硫的理论容量适当，在屡次充放电循环后仍坚持较高容量。

研讨人员解说了该电池的特色：“为了制出高性能的全固态锂硫电池，需要将适量的含硫活性资料与适量的碳资料相结合。一般来说，硫碳复合资料经过机械混合、特别有机溶液液体混合以及杂乱法（硫与具有高比外表积的多孔碳资料相结合）组成。不过，简直没有报导说全固态锂硫电池的容量可以与硫的理论容量简直适当，循环安稳性也高。所以，咱们致力于选用一种低本钱的简略静电吸附法，将纳米资料均匀地结合在一起，制成硫碳复合资料。研讨也证明了选用静电吸附法组成的硫碳复合资料可以以片状方式在碳纳米纤维上堆集，终究咱们打造了全固态锂硫电池，并且发现硫作为一种活性资料得到充分地使用。另一个长处是，此种硫碳复合资料的出产所带来的本钱比传统工艺制成本钱低。”

静电吸附法使用聚合电解质调整颗粒物外表的电荷，使较大的母颗粒物与较小的颗粒物可以使用静电吸附在一起，然后引发静电作用。尽管之前有过使用静电吸附法规划各种陶瓷复合资料的报导，可是很难调理硫外表的电荷。不过，该研讨小组使用化学反响，成功调整了电荷，在该化学反响中，硫化钠（Na2S）与硫（S）在离子交换水中反响，形成了水溶性Na2S3。所以，该研讨使用静电吸附的基本原理，完成了一种新式化学工艺。

该办法可以制备硫碳复合资料，本钱低且相对简略，合适用于大规模出产。选用含硫活性资料制成的全固态锂硫电池将得到实践使用，估计电动轿车、家用和商用大型电源电池的能量密度也将呈指数级增加。（文中图片均来自phys.org）