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科学家改进锂硫电池:可循环1000次,续航里程增加5倍

前瞻网 2022-01-18 10:57

 

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密歇根大学的一个团队表明,从凯芙拉纤维中回收的芳纶纳米纤维网络可以使锂硫电池克服其循环寿命短的致命弱点。

有许多报告声称锂硫电池有几百次循环,但这是以牺牲其他参数——容量、充电率、复原力和安全性为代价实现的。如今的挑战是制造一种可以将循环次数从10次提高到数百次,同时满足其他多种要求的电池。

此前,研究团队曾依靠注入电解质凝胶的芳纶纳米纤维网络来延长其循环寿命。但锂硫电池有另一个问题:锂和硫离子会形成小分子并流向锂,降低电池的容量。生物膜需要允许锂离子流向硫电子并返回,同时阻挡锂硫颗粒(也被称为多硫化锂)。这种能力被称为离子选择性。

锂离子和多硫化锂的大小相似,所以通过制作小通道来阻挡多硫化锂是不够的。模仿生物膜的孔隙,马萨诸塞大学的研究人员在电池膜的孔隙中加入了电荷。其负电荷排斥在硫电极上形成的多硫化锂离子,然而,带正电的锂离子则可以自由通过。

科学家认为,该电池的设计“几乎完美”,容量和效率接近理论极限。它还可以忍受极端温度。然而,现实世界的循环寿命可能会因为快速充电而缩短,因此这种电池大概可以循环1000次,大约十年的寿命,续航里程增加5倍。

该研究论文题为'Multifactorial engineering of biomimetic membranes for batteries with multiple high-performance parameters',已发表在《自然·通讯》期刊上。

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责任编辑: 4161HSS

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