美國康奈爾大學(xué)的科研人員研發(fā)出兩種新方法，可改善鋰硫電池電極的耐用性和性能。有關(guān)這兩種新方法的研究報(bào)告分表發(fā)表在《ACS納米》和《美國化學(xué)學(xué)會(huì)》上。

理論上講，鋰硫電池的容量是目前電池電極的5倍，電壓約為2.123V。盡管鋰硫電池的這些特性非常突出，但是，鋰硫電池的循環(huán)利用性很低。

在50次充電循環(huán)之后，鋰硫電池的容量密度迅速下降，主要是因?yàn)槠鸬矫劫|(zhì)作用的Li2Sn(4≤n≤8)溶解、體積膨脹以及硫化物、多硫化合物的低導(dǎo)電性。

第一種方法是穩(wěn)定硫：研究人員使用支鏈淀粉（amylopectin），一種多糖，是玉米淀粉的主要成分。用覆有支鏈淀粉的化合物（GO-S-Amy)制作一個(gè)三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)。

借助這個(gè)交聯(lián)結(jié)構(gòu)，氧化石墨烯中的硫粒子得到有效控制，并且與未覆有化合物（GO-S-Amy)的相比，循環(huán)性也得到了很大改善。

另一種方法是提高鋰硫電池的耐用性：通過加熱硫化核殼結(jié)構(gòu)的聚苯胺硫（polyaniline?sulfur），得到中空核殼結(jié)構(gòu)的納米化合物（S-Pani)。

科研人員發(fā)現(xiàn)，與化學(xué)淋濾方法相比，加熱方法能得到更多的均勻的中空核殼結(jié)構(gòu)。此外，中空核殼納米結(jié)構(gòu)的循環(huán)性得到很大改善，這是因?yàn)榫酆衔餁?nèi)部的空隙能夠在鋰化反應(yīng)過程中容納硫的體積膨脹。

中空核殼結(jié)構(gòu)物質(zhì)在充電200次之后，穩(wěn)定性仍然很高。從化學(xué)角度講，這個(gè)聚苯胺涂層是一個(gè)苯環(huán)和銨基串在一起形成的鏈狀結(jié)構(gòu)，柔軟、靈活，能夠使“殼”在長期的循環(huán)過程中不開裂。

康奈爾大學(xué)中心已經(jīng)提出了相關(guān)的臨時(shí)專利申請(qǐng)。一家名為Lionano的初創(chuàng)公司正在將這些技術(shù)進(jìn)行商業(yè)化，并投入市場(chǎng)。