德国成功研发超高电池质量比容量含硫电极材料

近日，德国弗劳恩霍夫材料与射线技术研究所成功研发出一种新型的含硫电极材料，该材料用于锂硫电池中可获得高达900毫安时/克的质量比容量。据悉，新成果已于本月12日在德累斯顿举办的第九届国际纳米技术研讨会上展出。
    无论是基于电动车发展的需要还是太阳能、风能等新能源开发利用的需要，开发一种具有超大容量的充电电池已经成为当今各国的共同追求。但是电池系统的能量密度低一直以来是难以突破的瓶颈。为了显著改进现有电池系统的性能，科学家们不断进行电极材料的研发。这其中，硫被视为一种非常有潜力的材料。硫的理论比容量超过1600毫安时/克。
    用硫作为作为电池电极不仅能大大提高电池的能量密度，而且能实现低成本取得。因为硫是一种廉价、无毒、储量丰富的资源。但是硫作为电极存在导电性不好的缺陷，因此必须被放置在导电的凹模中，并尽可能在纳米尺度上接触，才可以在电化学中使用。
    硫的导电性差问题大大限制了其在储能电池以及车用动力电池方面的应用。此次，IWS的科学家利用碳纳米管巨大的比表面积和良好的导电性等特性，采用特殊的生产工艺造出了基于碳纳米管的含硫电极，有效解决了硫作为电极导电性差的问题。而所谓的特殊工艺，则是采用简单的涂层方法，使垂直排列的碳纳米管直接在铝、镍、不锈钢等金属基板上面成长，然后将硫渗透进这种结构中，形成所谓的硫纳米森林，从而得到了稳定而且结构紧凑的电极。
    据悉，研究人员已将研发的硫纳米森林电极应用在锂硫电池中，在测试过程中发现新材料可以得到特别高的电池容量，基于硫的质量计算能达到创纪录的1300毫安时/克。而根据硫碳复合材料的质量计算也能达到900毫安时/克，远高于传统锂电池。