新型石墨烯氣凝膠“海綿”可以改善鋰硫電池的循環(huán)壽命，使其能夠取代今天的鋰離子電池。石墨烯的新用途可以解決鋰硫電池的缺點(diǎn)。鋰硫電池與目前的商用鋰離子電池相比具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，包括更高的能量密度。最好的鋰離子電池可以在每公斤約300瓦時(shí)工作，理論最大值約為350.但是，鋰硫電池的理論能量密度約為每千克1000至1500瓦時(shí)，大約是鋰離子電池。

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“硫磺價(jià)格便宜，豐富，環(huán)保。鋰硫電池還具有不需要含有任何對(duì)環(huán)境有害的氟的優(yōu)點(diǎn)，這在鋰離子電池中很常見，“瑞典Chalmers物理系教授AleksandarMatic說，他領(lǐng)導(dǎo)的研究小組的目標(biāo)是提高鋰硫電池的性能。他們的工作在Chalmers新聞稿中有所描述。

根據(jù)Chalmers的研究人員的說法，在石墨烯海綿的幫助下使用陰極電解液可以顯著提高鋰硫電池的循環(huán)壽命。在測(cè)試他們的新原型時(shí)，Chalmers研究人員證明在350次循環(huán)后容量保持率為85%。

據(jù)新聞報(bào)道，“研究人員之前曾嘗試將陰極和電解質(zhì)合并為一種液體，即所謂的'陰極電解液'。這個(gè)概念可以幫助減輕電池的重量，并提供更快的充電和更好的電源能力。現(xiàn)在，隨著石墨烯氣凝膠的發(fā)展，這個(gè)概念已經(jīng)證明是可行的，提供了一些非常有希望的結(jié)果。“石墨烯是一種同素異形體形式的碳，由排列成六邊形晶格的單層碳原子組成。

“你拿氣凝膠，這是一根細(xì)長的管子，然后你切片-就像一個(gè)薩拉米香腸。你拿著那片切片，壓縮它，以適應(yīng)電池，“查爾莫斯物理系的CarmenCavallo說，這項(xiàng)研究的首席研究員。接下來，將富含硫的溶液-陰極電解液-添加到電池中。

“石墨烯氣凝膠的多孔結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵。它吸收了大量的陰極電解液，為您提供足夠高的硫負(fù)荷，使陰極電解液的概念變得有價(jià)值。這種半液體陰極電解液在這里非常重要。它允許硫來回循環(huán)而沒有任何損失。它不會(huì)因溶解而丟失-因?yàn)樗呀?jīng)溶解在陰極液中，“卡瓦羅說。根據(jù)新聞發(fā)布，一些陰極電解質(zhì)溶液被施加到隔板，內(nèi)部物理屏障防止兩個(gè)電極之間的接觸，以及它可以實(shí)現(xiàn)其電解質(zhì)作用。這也最大化了電池的硫含量。

從Chalmers發(fā)布的消息來看，“新設(shè)計(jì)避免了鋰硫電池退化的兩個(gè)主要問題-一個(gè)是硫溶解到電解液中并且丟失了，兩個(gè)是'穿梭效應(yīng)'，即硫分子從陰極遷移到陽極。在這種設(shè)計(jì)中，這些不良問題可以大大減少。“

雖然結(jié)果很有希望，但研究實(shí)際上只處于初期階段。與電池研究的大量結(jié)果一樣，這些氣凝膠石墨烯鋰硫電池很快就會(huì)進(jìn)入市場的可能性很小。“由于這些電池是以大多數(shù)普通電池的替代方式生產(chǎn)的，因此需要開發(fā)新的制造工藝以使其具有商業(yè)可行性，”Matic說。