据悉,在加拿大滑铁卢大学的科学家透露称,他们借助一种超纳米材料在锂硫(Li-S)电池技术上取得了重大突破,并开发出了一种耐久度高的硫阴极。依靠这种技术可以制造出质量更轻,性能更好且价格低廉的电动汽车电池。
在滑铁卢大学的琳达.纳扎尔(以下称纳扎尔)教授的领导下,她的研发团队发现了这种新材料能够保持硫阴极的稳定性,并且克服了现在制造锂硫电池的主要障碍。从理论上讲,在相同重量下,锂硫电池不但能为现有电动汽车提供三倍于普通锂离子电池的续航力,而且价格还低廉。作为加拿大固态能源材料研究中心的主任,她表示这一重大的突破能让高性能的锂硫电池普及起来。
最初在2009年的时候,纳扎尔团队对锂硫电池技术研究的论文发表在了当年的《自然》杂志中,证明了用纳米材料做锂硫电池的可行性。相对于目前锂离子电池使用的锂钴氧化物,理论上作为阴极材料,硫的竞争力更高,首先其储量非常丰富,质量又非常的轻便。但是有一个很大的缺陷就是由于硫会溶解到电解质溶液当中,形成硫化物,所以用硫制成的阴极仅仅几周后就会消耗殆尽,这样电池就会失效。所以纳扎尔团队最初就打算用多孔碳或者石墨烯通过诱捕的方法将多硫化物稳定下来。但是可惜的是事实并非如此,因为通过实验最终发现只有金属氧化物才能达到。
纳扎尔就曾说道: “在开发出新的材料之前,你必须专注于这一现象,找到它们的运行机理。”。经过研究发现超薄二氧化锰纳米片表面的化学活性能够较好地固定硫阴极,并最终制成了一个可循环充电超过2000个周期的高性能阴极材料。
具有讽刺意味的是,这种材料的化学反应与1854年德国硫化学黄金时代发现的瓦肯罗德尔溶液中的化学反应类似。所以纳扎尔后来就说道:“现在已经很少有科学家研究甚至是讲授硫化学了。于是我们不得不去找很久之前的文献,来了解这种可能从根本上改变我们未来的技术。”
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