科學(xué)家改進鋰硫電池：可循環(huán)1000次，續(xù)航里程增加5倍

密歇根大學(xué)的一個團隊表明，從凱芙拉纖維中回收的芳綸納米纖維網(wǎng)絡(luò)可以使鋰硫電池克服其循環(huán)壽命短的致命弱點。

有許多報告聲稱鋰硫電池有幾百次循環(huán)，但這是以犧牲其他參數(shù)——容量、充電率、復(fù)原力和安全性為代價實現(xiàn)的。如今的挑戰(zhàn)是制造一種可以將循環(huán)次數(shù)從10次提高到數(shù)百次，同時滿足其他多種要求的電池。

此前，研究團隊曾依靠注入電解質(zhì)凝膠的芳綸納米纖維網(wǎng)絡(luò)來延長其循環(huán)壽命。但鋰硫電池有另一個問題：鋰和硫離子會形成小分子并流向鋰，降低電池的容量。生物膜需要允許鋰離子流向硫電子并返回，同時阻擋鋰硫顆粒（也被稱為多硫化鋰）。這種能力被稱為離子選擇性。

鋰離子和多硫化鋰的大小相似，所以通過制作小通道來阻擋多硫化鋰是不夠的。模仿生物膜的孔隙，馬薩諸塞大學(xué)的研究人員在電池膜的孔隙中加入了電荷。其負電荷排斥在硫電極上形成的多硫化鋰離子，然而，帶正電的鋰離子則可以自由通過。

科學(xué)家認為，該電池的設(shè)計“幾乎完美”，容量和效率接近理論極限。它還可以忍受極端溫度。然而，現(xiàn)實世界的循環(huán)壽命可能會因為快速充電而縮短，因此這種電池大概可以循環(huán)1000次，大約十年的壽命，續(xù)航里程增加5倍。

該研究論文題為"Multifactorial engineering of biomimetic membranes for batteries with multiple high-performance parameters"，已發(fā)表在《自然·通訊》期刊上。

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論文原文：https://www.nature.com/articles/s41467-021-27861-w

標(biāo)簽： 鋰硫電池 芳綸納米纖維