鋰硫電池的最新基礎(chǔ)技術(shù)

　　日本文部科學(xué)省為削減溫室氣體制定了研究開發(fā)戰(zhàn)略，科學(xué)技術(shù)振興機構(gòu)（JST）在該戰(zhàn)略的指引下正在推進“尖端低碳化技術(shù)開發(fā)（ALCA）”，2016年2月召開了有關(guān)該項目的開發(fā)領(lǐng)域之一“新一代蓄電池”的技術(shù)說明會。日本東北大學(xué)和關(guān)西大學(xué)通過演講介紹了旨在實現(xiàn)鋰硫（LIS）電池的新基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)情況。

　　作為“后鋰離子電池”的有力候補而在積極研發(fā)的是LIS電池。此次說明會上介紹了多項為實現(xiàn)LIS電池而正在開發(fā)的基礎(chǔ)技術(shù)。其中之一是日本東北大學(xué)原子分子材料科學(xué)高等研究機構(gòu)的教授折茂慎一和講師宇根本篤領(lǐng)導(dǎo)的研發(fā)小組所開發(fā)的固體電解質(zhì)。其電解質(zhì)采用絡(luò)合氫化物，在LIS電池上的應(yīng)用備受期待。

　　LIS電池是正極材料采用硫、負(fù)極材料采用金屬鋰的電池。硫作為正極材料的理論容量密度約為1670mAh/g，是鋰離子電池正極材料常用的三元材料的6倍以上。另外，金屬鋰作為負(fù)極材料的理論容量密度為3861mAh/g，是鋰離子電池常用的負(fù)極材料碳（372mAh/g）的約10倍。能量密度有望較目前的鋰離子電池大幅提高。

　　不過，LIS電池存在的問題是，如果電解質(zhì)采用鋰離子電池常用的有機電解液，則電池容量會隨著充放電循環(huán)顯著減少。在電池的充放電反應(yīng)過程中生成的硫與鋰的中間體化合物會溶到電解液中，在負(fù)極側(cè)發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致用于充放電的硫的數(shù)量大幅減少。

　　改變電解質(zhì)或碳材料

　　對此，考慮的對策之一是，利用比液體穩(wěn)定的固體電解質(zhì)來防止硫溶出。東北大學(xué)的研發(fā)小組正在開發(fā)可用于這種固體電解質(zhì)的絡(luò)合氫化物。

　　該研發(fā)小組之所以著眼于絡(luò)合氫化物，是因為這種物質(zhì)用于電池時的穩(wěn)定性較高。宇根本介紹說，“此前硫化物和氧化物作為固體電解質(zhì)被廣泛研究，雖然有離子導(dǎo)電度非常高、可以用于電池的類型，但具備電池工作所需的穩(wěn)定性的類型并不多”。

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