可改善锂硫电池性能的两种方法

美国康奈尔大学的科研人员研发出两种新方法，可改善锂硫电池电极的耐用性和性能。有关这两种新方法的研究报告分表发表在《ACS纳米》和《美国化学学会》上。

理论上讲，锂硫电池的容量是目前电池电极的5倍，电压约为2.123V。尽管锂硫电池的这些特性非常突出，但是，锂硫电池的循环利用性很低。

在50次充电循环之后，锂硫电池的容量密度迅速下降，主要是因为起到媒质作用的Li2Sn(4≤n≤8)溶解、体积膨胀以及硫化物、多硫化合物的低导电性。

第一种方法是稳定硫：研究人员使用支链淀粉（amylopectin），一种多糖，是玉米淀粉的主要成分。用覆有支链淀粉的化合物（GO-S-Amy)制作一个三维交联结构。

借助这个交联结构，氧化石墨烯中的硫粒子得到有效控制，并且与未覆有化合物（GO-S-Amy)的相比，循环性也得到了很大改善。

另一种方法是提高锂硫电池的耐用性：通过加热硫化核壳结构的聚苯胺硫（polyaniline?sulfur），得到中空核壳结构的纳米化合物（S-Pani)。

科研人员发现，与化学淋滤方法相比，加热方法能得到更多的均匀的中空核壳结构。此外，中空核壳纳米结构的循环性得到很大改善，这是因为聚合物壳内部的空隙能够在锂化反应过程中容纳硫的体积膨胀。

中空核壳结构物质在充电200次之后，稳定性仍然很高。从化学角度讲，这个聚苯胺涂层是一个苯环和铵基串在一起形成的链状结构，柔软、灵活，能够使“壳”在长期的循环过程中不开裂。

康奈尔大学中心已经提出了相关的临时专利申请。一家名为Lionano的初创公司正在将这些技术进行商业化，并投入市场。