隨著人們對經(jīng)濟且可持續(xù)性能源的需求不斷增加，持續(xù)研發(fā)高能量密度電池也變得至關(guān)重要。鋰硫電池因能量密度高、成本低、硫儲量豐富、無毒且具有可持續(xù)性，因而吸引了學(xué)術(shù)界和行業(yè)專業(yè)人士的關(guān)注。但是，純硫會與鋰離子和電子發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生多硫化鋰中間體，并溶解在電解質(zhì)中，而且硫的導(dǎo)電性低，最終會導(dǎo)致鋰硫電池循環(huán)壽命短且能量密度低。

（圖片來源：馬里蘭大學(xué)）

為了克服以上挑戰(zhàn)，據(jù)外媒報道，美國馬里蘭大學(xué)（the University of Maryland）一個由Chunsheng Wang領(lǐng)導(dǎo)的多機構(gòu)研究小組研發(fā)了一種新型硫陰極化學(xué)物質(zhì)，可以提升鋰硫電池的穩(wěn)定性，讓其具備更高的能量。

研究人員們利用石墨烯、碳納米管、多孔碳和膨脹石墨等導(dǎo)電材料來防止多硫化合物溶解，并提升硫陰極的導(dǎo)電性，不過面臨的挑戰(zhàn)是需要將納米大小的硫封裝在硫含量高的導(dǎo)電碳基底中，以避免多硫化合物的形成。

研究人員表示：“我們利用硫和氧/碳之間的化學(xué)鍵來穩(wěn)定硫，包括高溫處理，將“原始”硫蒸發(fā)，將真空玻璃管中的富氧有機化學(xué)物碳化，從而形成密集的含氧穩(wěn)定硫/碳復(fù)合材料，而且硫含量很高?！?/p>

此外，研究人員還用掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、X射線光電子能譜（XPS）和對分布函數(shù)來說明該電極的反應(yīng)機制。

研究人員表示：“在密集的硫/碳復(fù)合材料中，穩(wěn)定的硫以分子形式均勻地分布在碳中，其中硫含量達(dá)60%。在激活循環(huán)中固態(tài)電解質(zhì)間相的形成將硫完全密封在碳基底中，在電解貧液的條件下，仍實現(xiàn)了優(yōu)越的電化學(xué)性能。”

鋰硫電池應(yīng)用廣泛，可用于家用和手持電子產(chǎn)品、電動汽車、大型儲能設(shè)備等。

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