加拿大用納米技術研制新型硫鋰電池

加拿大滑鐵盧大學的研究人員5月18日稱，他們制成了一種比傳統鋰電池容量大3倍的硫鋰電池原型。相關研究當日發表在《自然·材料》雜志網絡版上。
　　鋰硫電池具有十分廣闊的應用前景，化學家們已經為此進行了近20年的研究。硫和鋰被認為是最為理想的一種電池材料，這兩種化學物質的結合不但能提供高密度的能量，在穩定性、安全性和壽命上也更為出色。另外，在成本上，硫的價格也遠遠低于目前在鋰電池中所廣泛使用的其他材料。
　　但電池陰極的制造一直是困擾人們的一大難題，這部分在充放電中負責儲存和釋放電子，在這種可逆的電化學反應中為了實現較高的電流，必須使其中的硫與類似碳這樣的導體緊密接觸，而此前并無十分有效的方式。
　　滑鐵盧大學琳達·納扎爾教授所帶領的研究小組通過納米技術實現了碳和硫的緊密結合。在實驗中他們采用了一種被稱為介孔碳的多孔碳材。在納米水平上，這種類型的碳在孔徑和孔容量上十分一致。通過納米技術，該小組將其制成了一種空心碳管，每根厚6.5納米，孔徑3至4納米。由于硫可被加熱和融化，當接觸碳管后它們就被吸入并凝固收縮為硫納米纖維。研究人員通過電子顯微鏡對灌注過硫的碳管剖面進行檢查后發現，在所有的孔徑中均充滿了硫，碳和硫實現了十分完美的結合。
　　納扎爾稱，由這種復合材料所制成電池的電量可達到理論值的80%，而且在保持較低成本、良好循環性和較好穩定性的前提下，其能量密度比由傳統鋰過渡金屬氧化物陰極制成的電池高3倍。這種多孔碳材的“吸漲”技術為其他復合材料的研制也提供了一條新的途徑。在未來的研究中他們還將進一步完善這種陰極材料的結構和性能。