OIST研究人员开发新混合材料 可提高锂硫电池性能

为满足全球不断增长的能源需求，并实现可持续发展，可充电电池变得非常必要，但并非所有的可充电电池都是如此。据外媒报道，冲绳科学技术大学院大学（Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University，OIST）能源材料和表面科学部门（Energy Materials and Surface Sciences Unit）的研究人员致力于优化可充电电池中的锂硫电池。目前该研究以发表于期刊《Nature Communications》。

（图片来源：Nature Communications）

该研究第一作者Hui Zhang表示：“与目前市场的锂离子电池相比，锂硫电池可以储存的能量更多，具体来看，就是使用锂离子电池的电动汽车一次充电可以行驶300公里，而锂硫电池可实现续航里程达500公里。”

但锂硫电池实现商业化的主要挑战是其中间产物非常容易溶解。在电池的构建过程中，硫与锂会发生反应生成产物。该过程共分为两个阶段，其中第一阶段中的生产产物为多硫化锂，该产物很容易溶解为多硫化物，从而损害电池性能，进而缩短电池寿命。为优化电池，多硫化锂需要尽快转化为最终产品，Li2S2或Li2S。为此，研究人员使用了两种不同的材料，分别是TiO2，以吸收不需要的多硫化物，以及TiN，以加速吸收过程。

该研究的第二作者Luis Ono博士表示：“使用这两种材料，我们开发出一种低成本且易于应用的混合材料，可以很好地改善电池性能。”

这些材料非常敏感。为最大限度地提高电池的效率，研究人员在纳米尺度上进行了研究，并发现通过采用10nm的TiN和5nm的TiO2，可以更快更多地吸收多硫化物，从而大大提高电池性能，进而使所需充电时间更短、充电间隔更长且整体寿命更长。为了更加确定，研究人员将电池运行了200次循环，发现其效率几乎相同。

该研究的资深作者、OIST能源材料与表面科学部负责人Yabing Qi教授称：“我们将继续进一步优化材料以提高性能。目前已有很多人在研究锂硫电池。这是一项非常有前景和令人兴奋的技术。”