研究人员设计锂硫电池新阴极 可让续航里程延长至600至800公里

据外媒报道，中国香港科技大学（HKUST）工程与环境系教授Cheong Ying Chan 与中国香港科技大学机械与航空工程系教授兼能源研究所主任ZHAO Tianshou领导了一支研究团队，为锂硫电池（Li–S）提出了一种新颖的阴极设计概念，将可大幅提升此类具有发展前景的下一代电池的性能。

锂硫电池新阴极设计概念（图片来源：香港科技大学）

目前，锂离子电池常用于智能手机、电动汽车和无人机等，而锂硫电池被认为是具有吸引力的锂离子电池替代品。锂硫电池以高能量密度而闻名，同时其主要成分硫储量丰富、重量轻、价格便宜，而且对环境无害。

锂硫电池的能量密度可超500 Wh/kg，明显优于锂离子电池的极限能量密度300 Wh/kg。能量密度更高意味着由锂离子电池供电、续航里程可达400公里的电动汽车，在由锂硫电池供电时，续航里程可延长至600至800公里。

虽然全球各地的研究人员在研究锂硫电池方面已经取得了一些令人兴奋的成果，但在实验室研究与技术的商业化方面仍然存在很大的差距。关键问题之一是锂硫电池的多硫化物穿梭效应会导致锂被腐蚀和电池阴极材料泄漏，从而缩短电池使用寿命。另一个挑战是需要在减少电池电解质总量的同时，保证电池拥有稳定的性能。

为了解决上述问题，Zhao教授团队与国际研究人员合作，提出了一种阴极设计概念，可以实现良好的锂硫电池性能。研究人员将硫均匀地嵌入到高度定向的大孔中，同时该大孔内部嵌有丰富分活性位点，以紧紧地吸附多硫化物，消除穿梭效应以及锂金属腐蚀影响。通过为锂硫电池提出新型硫阴极设计原则，该联合小组提升了该电池的能量密度，并为实现该电池的工业化迈进了一大步。

Zhao教授表示：“我们仍在该领域进行基础研究，不过，我们的新型阴极设计概念以及在电池性能方面取得的突破，代表着下一代电池在得到实际应用方面迈进了一大步，而下一代电池将比现有的锂离子电池更强大、更持久。”

该研究小组的成员包括香港科技大学的Zhao教授、Zhao教授手下的博士生ZHAO Chen、ZHANG Leicheng、前博士生REN Yuxun（2019年毕业生），其他合作人员包括美国阿贡国家实验室以及斯坦福大学、中国厦门大学以及沙特阿拉伯伊玛目·阿卜杜拉赫曼·本·费萨尔大学的研究人员。