美研發(fā)可實(shí)現(xiàn)高能量密度鋰電池的有機(jī)陰極材料

據(jù)報(bào)道，美國(guó)能源部(DOE)布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Brookhaven National Laboratory)為鋰電池設(shè)計(jì)了一種新型有機(jī)陰極材料。該材料以硫?yàn)楹诵?，與鋰電池中傳統(tǒng)的陰極材料相比，能量密度更高、更具成本效益且更環(huán)保。

智能手機(jī)和電動(dòng)汽車(chē)等日常生活用品都需要鋰電池提供能量，而隨著人們對(duì)此類(lèi)產(chǎn)品的需求不斷增長(zhǎng)，科學(xué)家們一直在研究如何優(yōu)化陰極材料，以提升鋰電池系統(tǒng)的整體性能。

除了解決電池系統(tǒng)面臨的能量挑戰(zhàn)，布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家還在研究可持續(xù)性電池的材料設(shè)計(jì)。為了尋找可提供高能量密度的可持續(xù)性陰極材料，科學(xué)家們選擇了一種安全和儲(chǔ)量豐富的元素 – 硫。

美國(guó)能源部布魯克海文科學(xué)用戶(hù)設(shè)施辦公室國(guó)家同步光源二部(NSLS-II)科學(xué)家表示：“硫可以形成很多鍵，即能夠抓住更多鋰，從而增強(qiáng)能量密度。而且硫也比陰極材料中的傳統(tǒng)元素輕，因而可讓電動(dòng)汽車(chē)具備更長(zhǎng)的續(xù)航里程。”

研究人員在設(shè)計(jì)該新陰極材料時(shí)，選擇了一種由碳、氫、硫和氧組成的有機(jī)二硫化合物，而不是傳統(tǒng)鋰電池中重金屬，重金屬不是很環(huán)保。但是雖然硫電池更安全、能量密度更高，但是也會(huì)面臨著其他挑戰(zhàn)。

Shadike表示：“當(dāng)電池充放電的時(shí)候，硫會(huì)變成一種不好的復(fù)合物，溶解在電解質(zhì)中，并擴(kuò)散至整個(gè)電池，引起不良反應(yīng)。我們?cè)O(shè)計(jì)了一種陰極材料，可讓硫原子附著在一個(gè)有機(jī)支柱上，從而讓硫穩(wěn)定。”

研究人員表示，該項(xiàng)研究可提升高性能鋰電池的性能，此類(lèi)鋰電池使用以硫?yàn)楹诵牡年帢O材料。