美国研制出全固态锂硫电池

文/刘 霞

美国研制出全固态锂硫电池

文/刘 霞

据物理学家组织网6月6日（北京时间）报道，美国能源部下属的橡树岭国家实验室（ORNL）的科学家设计出了一种全新的全固态锂硫电池，其能量密度约为目前电子设备中广泛使用的锂离子电池的4倍，且成本更低廉。相关研究发表在世界顶尖化学期刊《德国应用化学国际版》上。

该研究的领导者梁诚督（音译）表示：“新电池中用到的电解质也是固体，这种设计思路完全颠覆了已延续150年到200年的两个电极加一堆电解液的固有电池概念，也解决了其他化学家一直担心的易燃问题。”

几十年来，科学家们一直很看好锂硫电池，其比锂离子电池效率高且成本低。但寿命短是其最大弱点，因此一直未被商用。另外，电池内使用液体电解质也成为科学家们的桎梏。一方面，液体电解质会通过溶解多硫化物从而帮助锂离子在电池中传导。但不利的是，这一溶解过程会使电池过早地被损坏。

现在，该ORNL研究团队的新设计方法清除了这些障碍。首先，他们合成出了一种富含硫的新物质并将其作为电池的阴极，其能传导锂离子和传统电池阴极中使用的硫金属锂化物，随后，再将其同由锂制成的阳极以及固体电解质（也由ORNL的研究人员研发而成）结合在一起，制造出了这种能量密度大的全固态电池。

梁诚督表示：“电解质由液体变成固体这一转变消除了硫溶解的问题，而且，由于液体电解质容易同锂金属发生反应，所以，新电池使用固体电解质后安全性也更高。另外，新锂硫电池中使用的硫是处理石油后剩下的副产品，来源丰富且成本低廉，也能存储更多能量，这就使新电池具有成本低廉、能量密度大等优点。”

测试结果表明，新电池在60摄氏度的温度下，经过300次充放电循环后，电容可以维持在1200毫安小时/克，而传统锂离子电池的平均电容为140至170毫安小时/克。梁诚督表示，因为锂硫电池携带的电压为锂离子电池的一半，平均电容为其8倍，所以，新电池的能量密度约为传统锂离子电池的4倍。

尽管新电池仍然处于演示阶段，但研究人员希望尽快将这项研究由实验室推向商业应用，他们正在为此技术申请专利。