持久的锂硫电池有望达到两倍的EV范围

锂硫电池似乎是旧锂离子电池的理想后继产品。从理论上讲，它们最多可以保持每单位重量能量五倍的能量。它们的重量轻，使其非常适合电动飞机：Sion Power和Oxis Energy等公司开始在飞机上测试其锂硫电池。考虑到它们使用硫代替当今阴极中使用的稀土金属，它们将更便宜。

但是该技术尚未商业化，主要是因为其使用寿命短。仅需40到50个充电周期，阴极就会开始崩塌。

通过设计一种新颖而坚固的阴极结构，研究人员现在已经制成了可以充电数百次的锂硫电池。电池的能量容量是锂离子的四倍，锂离子电池通常每公斤可容纳150至200瓦时(Wh / kg)。如果可翻译为商用设备，则可能意味着可以为手机供电五天而无需充电的电池，或者是电动汽车续航能力的四倍。

这不太可能发生，因为当电池串在一起装入电池组时，能量容量会下降。但是，研究小组仍然希望“将[新电池]推向市场后，电池组的使用量能增加两倍”，澳大利亚莫纳什大学的机械和航空工程师Mahdokht Shaibani说，他领导了这项工作，该工作最近发表在《科学进展》杂志上。

Shaibani将锂硫电池中的硫阴极比作辛勤工作，劳累过度的上班族。它可能会占用很多时间，但是工作需求会导致压力并损害生产力。以电池而言，在放电期间，阴极吸收了大量的锂离子，形成硫化锂。但是在此过程中，它急剧膨胀，然后在电池充电过程中离子离开时收缩。这种重复的体积变化破坏了阴极。

因此，Shaibani提出了给过度劳累的硫磺呼吸空间的想法。她通过减少阴极中的粘合剂量来做到这一点。硫不导电，因此研究人员将碳添加到阴极，而粘合剂将硫粘合到碳上。她解释说，但在传统的阴极中，“粘合剂会形成连续的致密网络，而留下有限的自由体积”。

通过仔细控制粘合剂的添加和加工方式，她建立了一个韦比网络，该网络使用最少量的粘合剂将碳和硫颗粒固定在一起。她说：“这为适应结构变化和由此产生的应力留出了更大的空间。”“因此，硫电极可在长期循环中保持其完整性。”

电池的寿命随着电池的变大而缩短。团队的大型袋式电池可持续100次充放电循环。她说：“为实现500个循环的目标，在稳定锂电极方面取得同样重要的突破是至关重要的。”

尽管如此，莫纳什团队仍希望在两到四年内推出面向市场的产品。他们已经申请了专利，并计划今年制造更大的原型，以便在澳大利亚的汽车和太阳能电网中进行测试。

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