可充電電池是以可持續(xù)的方式滿足世界日益增長(zhǎng)的能源需求的必需品，但并非所有的電池都是一樣的。沖繩科技大學(xué)研究生院能源材料和表面科學(xué)組的研究人員致力于優(yōu)化這種能源的一個(gè)有希望的候選者--鋰硫電池。這項(xiàng)研究發(fā)表在《自然通訊》上。

"鋰硫電池可以比已經(jīng)商業(yè)化的鋰離子電池儲(chǔ)存更多的能量，用數(shù)字表示，一輛使用鋰離子電池的電動(dòng)汽車(chē)充滿電之后平均可以行駛300公里。有了鋰硫電池提供的改進(jìn)的能量?jī)?chǔ)存，應(yīng)該有可能將其擴(kuò)展到500公里。"這項(xiàng)研究的第一作者張輝博士說(shuō)。

但是阻礙鋰硫電池商業(yè)化的主要挑戰(zhàn)是，中間產(chǎn)品容易溶解。在建造電池的過(guò)程中，硫會(huì)與鋰發(fā)生反應(yīng)，形成一種產(chǎn)品。這有兩個(gè)階段：在第一階段，產(chǎn)品將是多硫化鋰，它很容易溶解成多硫化物。如果發(fā)生這種情況，多硫化物將損害電池的性能，導(dǎo)致其壽命大大降低。為了優(yōu)化電池，多硫化鋰需要盡快轉(zhuǎn)變?yōu)樽罱K產(chǎn)品，即Li2S2或Li2S。為了做到這一點(diǎn)，研究人員利用了兩種不同的材料--二氧化鈦，它可以吸收不需要的多硫化物，而TiN則可以加速這一過(guò)程。

"利用這兩種材料，我們開(kāi)發(fā)了一種低成本且易于應(yīng)用的混合材料，我們發(fā)現(xiàn)，它具有改善電池性能的出色能力。"本研究的第二作者LuisOno博士說(shuō)。

這些材料是非常敏感的。為了最大限度地提高電池的效率，研究人員在納米尺度上進(jìn)行研究。他們發(fā)現(xiàn)，10納米的TiN和5納米的TiO2創(chuàng)造了最有效的產(chǎn)品。隨著多硫化物被吸收和整個(gè)過(guò)程被加速，電池的性能得到了極大的改善。這轉(zhuǎn)化為更短的充電時(shí)間，更長(zhǎng)的充電間隔時(shí)間，以及更大的整體壽命。為了確定這一點(diǎn)，研究人員對(duì)電池進(jìn)行了200次循環(huán)，發(fā)現(xiàn)其效率幾乎相同。

研究人員表示：我們將繼續(xù)進(jìn)一步優(yōu)化材料以提高性能，有很多聰明的人在研究鋰硫電池，它是一項(xiàng)真正有前途和令人興奮的技術(shù)。