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研究人員解決了使用混合材料生產未來電池裝置時出現的一個長期存在的問題。
未來電池的發展向更高的能量密度、更快的充電速度推進，科學家們為了這兩個目標努力了一段時間，開發了一些裝置。然而，實現這兩個目標可能意味著放棄目前商業上使用最多的傳統鋰離子電池設計。
為此，日本研究員們開發了一種新型鋰硫電池設計，或許可以解決這種新型電池帶來的一些常見問題。到目前為止，常見問題是商業化應用的主要障礙。
沖繩科學技術大學研究生院（Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University）的一組研究團隊開發了一種混合材料，可以降低中間產品在電池生產過程中溶解的可能性，儘管鋰硫電池比典型的鋰離子電池具有明顯的優勢，卻阻礙了鋰硫電池廣泛使用。
沖繩科學技術大學研究生院教授、專案研究員之一Hui Zhang教授指出鋰硫電池相較於已使用於電動汽車應用的鋰離子電池明顯可以儲存更多能量。
Zhang教授在新聞宣告中解釋：“使用鋰離子電池的電動汽車在充滿電平均可以行駛300公里。隨著鋰硫電池提供更高儲能能力，電動汽車的續航能力或許可以擴充套件到500公里。”
溶解物質之謎
在鋰硫電池的製造過程中，硫與鋰的反應分為兩個階段。第一個階段，反應的產物是多硫化鋰，可以很容易溶解成多硫化物。如果這一現象發生，多硫化物會損害電池的效能，大大縮短電池的壽命。
因此，為了製造出最優效能的鋰硫電池，多硫化鋰需要儘快轉化成二硫化鋰（Li2S2）或硫化鋰（Li2S）。
為了使多硫化鋰儘快轉化成二硫化鋰或硫化鋰，研究人員使用低成本混合物將兩種不同材料二氧化鈦（TiO2）與氮化鈦（TiN）混合，二氧化鈦可以吸收不需要的多硫化物，氮化鈦可以加速反應過程並降低問題發生的可能性。研究人員發現這種混合物可以提高電池效能。
由於研究人員使用的材料十分敏感，所以他們在奈米尺度上工作，以最大限度地提高電池效率。他們發現10奈米的氮化鈦和5奈米的二氧化鈦可以製造出最有效的混合物。
透過研究人員對新研發電池的超過200次迴圈測試，他們發現新研發電池比商用鋰離子電池充電時間更短，充電間隔更長，電池壽命更長。
該研究團隊在《Nature Communications》上發表一片論文，計劃繼續進行試驗，最佳化材料，提高鋰硫電池的效能。
中國化學與物理電源行業協會 楊柳翻譯
2021.10.21
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