日前，來自韓國南洋大學(xué)的一支研發(fā)團(tuán)隊(duì)對外宣布成功研發(fā)出了一種新型的鋰硫電池，該電池與目前已經(jīng)商業(yè)化應(yīng)用的鋰離子電池相比，兩者具有相同的充放電循環(huán)工作性能，同時(shí)其能量密度還可以達(dá)到鋰離子電池的兩倍多。該研發(fā)團(tuán)隊(duì)是一支由韓國與意大利共同組建的多元化研究小組，在以上高度可靠的鋰硫電池中，研發(fā)人員采用了一個(gè)高度可逆的雙模態(tài)硫陰極(雙模態(tài)硫陽極是指固態(tài)硫電極與硫化電解質(zhì))和一個(gè)鋰化得到的硅/硅氧化物納米陽極。

該鋰硫電池研發(fā)團(tuán)隊(duì)將研究成果發(fā)表在了美國化學(xué)會的納米快報(bào)(Nano Letters)雜志上，在該文章中研發(fā)人員詳細(xì)介紹了該鋰硫電池所具有一系列性能，其中就包括相當(dāng)高的能量密度、優(yōu)秀的充放電效率、優(yōu)異的充放電循環(huán)壽命，同時(shí)在電池充放電次數(shù)達(dá)到500次電容量達(dá)到原來的85%時(shí)仍可以實(shí)現(xiàn)750毫安時(shí)/克-1000毫安時(shí)/克的能量密度。正是由于該全新鋰硫電池采用了全新的陽極設(shè)計(jì)以及陰極優(yōu)化結(jié)構(gòu)才使得該電池實(shí)現(xiàn)以上的先進(jìn)性能。

由于鋰硫電池采用的硫成本低且含量豐富，同時(shí)鋰硫電池理論能力密度可以達(dá)到1675毫安時(shí)/克(約合2500瓦時(shí)/千克)，因此鋰硫電池將很有可能成為下一代電池應(yīng)用技術(shù)。此外，鋰硫電池的應(yīng)用同樣存在著眾多眾所周知的困難與挑戰(zhàn)，其中就包括鋰硫電池活性材料利用率偏低的問題，此外在鋰硫電池工作時(shí)可溶性鋰硫化物還可能會降低硫電極的穩(wěn)定性。

來自該研究小組的Lee在文中介紹道：“目前針對硫電極進(jìn)行的優(yōu)化設(shè)計(jì)出現(xiàn)了一致性的進(jìn)展，其中通過采用導(dǎo)電碳質(zhì)基質(zhì)與金屬有機(jī)骨架以及恰當(dāng)?shù)碾娊赓|(zhì)可以實(shí)現(xiàn)浸硫過程。目前已有多個(gè)研究組織研究報(bào)告稱將鋰硫化物加入到鋰硫電池中可以有效提高鋰硫電池的充放電循環(huán)性能和能量密度。

關(guān)于以上鋰硫電池另一個(gè)關(guān)鍵問題就是該電池采用的是鋰金屬陽極，眾所周知鋰金屬陽極存在著一些關(guān)鍵的問題，其中就包括在該鋰硫電池工作時(shí)鋰金屬陽極會與有機(jī)電解質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)從而使得鋰發(fā)生枝晶生長，這一問題將會大幅降低電池的循環(huán)工作效率同時(shí)還會產(chǎn)生安全問題。除以上外，鋰硫電池還將采用硫陰極，在電池工作時(shí)鋰金屬會與鋰硫化物發(fā)生反應(yīng)從而在鋰金屬的表面形成一層Li2S的不溶性物質(zhì)，這將直接導(dǎo)致鋰金屬的消耗損失最終將大幅降低電池的循環(huán)工作性能。