近日，美國能源部西北太平洋國家實(shí)驗(yàn)室（PNNL）發(fā)明了一種“復(fù)合”陽極用于鋰硫電池。

鋰硫電池是鋰電池的一種，以硫元素作為電池正極，金屬鋰作為負(fù)極的一種鋰電池。由于硫是一種對(duì)環(huán)境友好的元素，對(duì)環(huán)境基本沒有污染，因此是一種非常有前景的鋰電池。鋰硫電池以硫?yàn)檎龢O反應(yīng)物質(zhì)，以鋰為負(fù)極。放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為鋰失去電子變?yōu)殇囯x子，正極反應(yīng)為硫與鋰離子及電子反應(yīng)生成硫化物，正極和負(fù)極反應(yīng)的電勢(shì)差即為鋰硫電池所提供的放電電壓。在外加電壓作用下，鋰硫電池的正極和負(fù)極反應(yīng)逆向進(jìn)行，即為充電過程。

目前鋰硫電池的主要障礙是副反應(yīng)導(dǎo)致電池壽命短，含硫陰極發(fā)生副反應(yīng)，慢慢分解并融入電池的電解質(zhì)液體，最后在含鋰陽極形成固體電解質(zhì)界面薄膜，薄膜不斷生長直到電池不能使用。

大部分鋰硫電池的研究集中在停止陰極的硫泄漏，而PNNL 研究小組關(guān)注電池陽極添加保護(hù)罩的研究。這種新型保護(hù)罩是將鋰離子電池中的石墨與傳統(tǒng)的鋰硫電池的鋰相結(jié)合，研究人員稱這種新型陽極為兩者的混合體。在鋰硫電池中，石墨保護(hù)罩使陽極的鋰表面遠(yuǎn)離硫副反應(yīng)。

PNNL 的測(cè)試顯示這種新型陽極使得鋰硫電池的壽命翻了兩番。研究人員還將開展更大的電池系統(tǒng)測(cè)試，以更好地評(píng)估現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中PNNL 新型復(fù)合陽極的性能。相關(guān)研究成果已經(jīng)發(fā)表在Nature Communications。