目前主宰全球電動(dòng)車市場的鋰電池尚不能滿足消費(fèi)者對(duì)于一次充電行駛300英里以上的要求。而鋰硫電池是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的優(yōu)良替代品，不過由于這種電池過快的老化速度使得其無法在車輛上應(yīng)用。
美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室研究人員EltonCairns帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)制造的鋰硫石墨烯氧化物電池，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)一次充電行駛300英里的目標(biāo)。該電池主要優(yōu)勢(shì)在于更高的比能量，相對(duì)于鋰電池的200W·h/kg，這種鋰硫電池可達(dá)400 W·h/kg，具有高倍率性能、更好的安全性和低成本。
鋰硫電池是以硫元素作為電池正極,金屬鋰作為負(fù)極的一種鋰電池，比容量高達(dá)1675mAh/g，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于商業(yè)上廣泛應(yīng)用的鈷酸鋰電池的容量。而且，硫是一種對(duì)環(huán)境友好的元素，對(duì)環(huán)境基本沒有污染，因此鋰硫電池是一種非常有前景的鋰電池。
鋰硫電池以硫?yàn)檎龢O反應(yīng)物質(zhì)，以鋰為負(fù)極。放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為鋰失去電子變?yōu)殇囯x子，正極反應(yīng)為硫與鋰離子及電子反應(yīng)生成硫化物，正極和負(fù)極反應(yīng)的電勢(shì)差即為鋰硫電池所提供的放電電壓。在外加電壓作用下，鋰硫電池的正極和負(fù)極反應(yīng)逆向進(jìn)行，即為充電過程。
鋰硫電池的容量降低大部分歸因于中間反應(yīng)產(chǎn)物——多硫化鋰在電解液中的溶解。針對(duì)這一問題，Cairns采用一種三明治結(jié)構(gòu)，將硫電極夾在內(nèi)外兩層材料之間，內(nèi)層為石墨烯氧化物，外保護(hù)層為十六烷基三甲基溴化銨，以阻止多硫化物的形成。結(jié)合此前已有的一些概念，諸如離子液體電解液，以及彈性體苯乙烯-丁二烯橡膠/羧甲基纖維素粘合劑等，加上新電極的使用，可以進(jìn)一步降低硫的損耗。
通過這些方法，新的鋰硫電池在重復(fù)充電1500次后，只損失少量容量。Cairns的團(tuán)隊(duì)目前正在從商業(yè)化角度優(yōu)化電極，并評(píng)估材料成本以觀察其是否能夠面向市場推出。（中新網(wǎng)）