什么是新型鋰硫電池？它有什么作用,？具有鋰離子電池容量五倍的電池以及低環(huán)境負(fù)荷的電池可能會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)汽車(chē)的大幅降價(jià)并能大規(guī)模存儲(chǔ)電力,。基于鋰和硫(Li-S)的電池能夠在超過(guò)200個(gè)充放電循環(huán)中保持99%的效率;如果用于為智能手機(jī)供電,，它將能夠保持運(yùn)行五天。

    新電池是由澳大利亞墨爾本莫納什大學(xué)機(jī)械工程和航空航天系的研究員Mahdokht Shaibani和她的同事開(kāi)發(fā)的。

    研究人員已經(jīng)為他們的制造工藝申請(qǐng)了專(zhuān)利(PCT / AU 2019/051239),，原型電池已經(jīng)由包括弗勞恩霍夫材料和光束技術(shù)研究所在內(nèi)的德國(guó)合作伙伴成功制造?？茖W(xué)家們認(rèn)為,，這一進(jìn)展可能會(huì)改變未來(lái)手機(jī)、汽車(chē),、電腦和太陽(yáng)能網(wǎng)絡(luò)的生產(chǎn)方式,。這項(xiàng)研究發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。

    研究小組包括Shaibani和她在莫納什大學(xué)的團(tuán)隊(duì);與來(lái)自CSIRO,、列日大學(xué),、弗勞恩霍夫和Beam Technology的同事們一起?！癓i-S電池的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)可能會(huì)給汽車(chē)市場(chǎng)帶來(lái)一場(chǎng)革命,，”論文作者之一、莫納什大學(xué)(Monash)教授Mainak Majumder說(shuō),。

    當(dāng)談到電池,，每個(gè)人都在尋找新的解決方案，提供更長(zhǎng)的壽命和可持續(xù)性,。研究人員一直致力于研究能夠充電更多,、使用更久的電池,。到目前為止，鋰硫電池的弱點(diǎn)是由于硫電極的容量太大,，以致于它打破了正常的電池充放電循環(huán),。硫電極在循環(huán)過(guò)程中膨脹收縮，電極體積變化約78%,。

    當(dāng)硫電極充電到所需的5至10 mg cm-2時(shí),，由于鋰化/去硫化體積和由此產(chǎn)生的應(yīng)力的巨大變化，較高的能量性能迅速衰減,。研究人員在化學(xué)層面上為硫粒子提供了更大的空間,，他們使用了更少的聚合材料來(lái)將硫粒子固定在電極上，從而在硫粒子之間創(chuàng)造了更多的空間結(jié)構(gòu),。使用與鋰離子電池相同的材料,，研究人員重新配置了硫陰極的設(shè)計(jì)，使其能夠承受更高的應(yīng)力負(fù)荷,，而不會(huì)降低整體容量或性能,。

    這種鋰硫電池可以極大地降低電池的成本，因?yàn)榱蚴且环N儲(chǔ)量豐富且極其經(jīng)濟(jì)的化學(xué)元素,。然而,，可能存在與鋰離子電池生產(chǎn)相關(guān)的倫理問(wèn)題。有關(guān)電遷移率的主要問(wèn)題與提取生產(chǎn)電池所需的原材料的過(guò)程有關(guān),。許多研究也集中于開(kāi)發(fā)對(duì)環(huán)境影響較小的較便宜的成分,，例如硫。

    據(jù)科學(xué)家預(yù)測(cè),，到2050年,，道路上的電動(dòng)汽車(chē)數(shù)量將達(dá)到9.65億輛，電池的存儲(chǔ)能力將提高到12380千兆瓦時(shí),，而光伏系統(tǒng)的存儲(chǔ)能力將超過(guò)7100千兆瓦時(shí),。未來(lái)幾年，對(duì)金屬的需求將大幅增長(zhǎng),。電池是未來(lái)幾年歐洲能源供應(yīng)系統(tǒng)擺脫碳?xì)浠衔?包括運(yùn)輸和電力)的關(guān)鍵技術(shù)之一,。硫磺更容易找到,，也更便宜,，尤其是因?yàn)樗彩鞘图庸さ膹U棄物。在不久的將來(lái),，我們將需要新一代高性能,、可靠、安全,、可持續(xù)和廉價(jià)的電池,。

    儲(chǔ)能系統(tǒng)將在電力和熱力系統(tǒng)的完全脫碳過(guò)程中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用,。從化石燃料向可再生能源的過(guò)渡不能不包括發(fā)展先進(jìn)的能源儲(chǔ)存技術(shù)，例如儲(chǔ)存系統(tǒng)和電池,。與傳統(tǒng)鋰離子電池相比,，新的儲(chǔ)能技術(shù)使用了硫，硫是一種非常經(jīng)濟(jì)的材料,，比傳統(tǒng)鋰離子具有更高的抗過(guò)載能力,、更低的毒性和更輕的重量。

    利用鋰離子電池的電化學(xué)反應(yīng)可以在各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域帶來(lái)令人興奮的新發(fā)展,。其他研究人員發(fā)現(xiàn),，將硫碳儲(chǔ)能材料包裹在柔性薄石墨烯薄片中，可以加速電子和離子的運(yùn)輸,，從而提高性能和導(dǎo)電性,。通過(guò)將硫碳單元包裹在石墨烯片上，可以獲得更長(zhǎng)的電池壽命,、更好的循環(huán)穩(wěn)定性和更高的效率,。以上就是新型鋰硫電池的相關(guān)解析，希望能給大家參考,。