研究人員開發了一種新元件，可以治癒鋰硫電池的阿喀琉斯之踵。
與常見的鋰離子電池相比，鋰硫電池具有重要的優勢：它們使用更便宜的材料且重量更輕。對於相同的質量，鋰硫電池的能量幾乎是鋰離子電池的兩倍，這在能量密度至關重要的領域（如行動式電子產品或汽車）中具有優勢。
提高能量密度和降低儲能成本是減少交通運輸和能源生產溫室氣體排放的重要步驟。
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然而，經過幾次充電和放電迴圈後，鋰硫電池會逐漸變得不穩定，並且其電極會分解，這一缺陷使其無法登上儲能的寶座。
特別是，鋰離子與硫反應形成化合物，這些化合物會遷移並降低電池的容量。
耶魯大學化學教授維克多·巴蒂斯塔說：“當這種情況發生時，它們會堵塞表面，阻止鋰進入正極。”
先前穩定鋰硫電池的努力涉及保護塗層，但這增加了裝置的重量並導致其他顯著的效能折衷。
在昨天發表在《美國國家科學院院刊》上的一項研究中，巴蒂斯塔和他的合作者公開了一種薄複合薄膜，該薄膜賦予鋰硫電池出色的耐久性。
研究人員首先模擬了哪些材料和結構可以很好地延長鋰硫電池的壽命，計算了正極中的分子如何與不同的材料相互作用。
然後，該團隊用石墨烯（一種單原子厚的碳結構）和有機樹枝狀聚合物（一種具有樹狀分支結構的聚合物）製成了薄膜。結果表明，該薄膜的平均厚度為 90 奈米。
該薄膜將鋰硫化合物保持在一起，防止它們滲入電解質並降低電池的效能。透過這種機制，科學家們表明，他們能夠在不影響鋰硫電池效能的情況下延長其迴圈壽命。
巴蒂斯塔說：“令人驚奇的是，使用這些材料，我們能夠製造出具有創紀錄穩定性的電池，且膜的用量最少。”
合著者、耶魯大學能源科學研究所的博士後研究員蔣建兵指出，該複合薄膜由市售起始材料製成，這將使其廉價且易於擴大規模。
他說：“從理論上講，這種材料的製備非常容易和直接。”
研究人員指出，他們仍處於這項工作的初步階段，目前正在研究進一步提高鋰硫電池效能的方法。“從那裡，我們可以設計出效能更好的新材料，”同樣是能源科學研究所博士後研究員的合著者楊克說。
經 E&E News 許可，轉載自 Climatewire。E&E 在 www.eenews.net提供重要的能源和環境新聞的每日報道。