安全、低成本、高能量密度的電池被廣泛認為是推進低碳能源利用的聖盃。製造高效能電池一直難以實現，但橡樹嶺國家實驗室的科學家聲稱他們取得了突破。
橡樹嶺實驗室昨天宣佈，他們設計並測試了一種完全固態的鋰硫電池，其能量密度約為同類鋰離子電池技術的四倍。鑑於元素硫的豐富性，該電池的生產成本也可能低得多。
“我們的方法完全改變了目前電池的概念，即兩個電極由液態電解質連線，這種概念在過去150到200年中一直被使用，”ORNL研究的主要作者梁成都在本週發表在期刊《應用化學國際版》上的研究中說道。
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鋰離子電池為當今的許多電子裝置供電，也用於電動汽車和電網規模的儲能。問題是傳統的鋰離子電池價格昂貴，並且依賴於高度易燃的液體電解質在陽極和陰極之間傳輸電荷。
相比之下，ORNL開發的鋰硫電池是完全固態的，而且更加穩定。研究人員透過合成一種新型的富硫材料並將其與同樣在ORNL開發的固態電解質材料結合來實現這一目標。
固態、更安全、更便宜
鋰硫電池的能量密度也比鋰離子電池高出約八倍。但是由於鋰硫電池的電壓約為鋰離子電池的一半，因此ORNL電池的能量密度最終比鋰離子技術高出四倍，這仍然是一個顯著的優勢。
另一個好處是硫的廣泛可用性，硫是石油加工的常見副產品。“硫幾乎是免費的，”梁說道。
幾十年來，科學家們一直在追求鋰硫電池作為一種持久、大規模商業儲能選擇的潛力，但收效甚微。在使用液態電解質的情況下，就像鋰離子電池一樣，硫電池可以有效地傳導離子，但會過早分解。
透過完全改變電池設計，ORNL研究人員能夠從液態電解質轉向固態電解質，並消除硫溶解的問題。梁稱這一發展是“顛覆性的”。
“過去，我們無法使其工作；現在我們有了方法，並且我們表明這種新的材料和這種新的設計是可能的，”他說。“現在電池設計師、製造商和研究人員可以研究這個新系統，並且根據我們發現的材料，他們可以為不同的應用設計一系列新的電池。”
梁表示，全固態鋰硫電池可以取代電動汽車和電網儲能中鋰離子電池的使用。然而，該技術仍處於開發階段。需要進一步研究以瞭解這項新技術如何快速滲透市場。
經環境與能源出版有限責任公司許可，轉載自 Climatewire。www.eenews.net, 202-628-6500