可充电电池是以可持续方式满足世界不断增长的能源需求的必要条件，但并非所有人都是平等的。冲绳科学技术研究生院能源材料和表面科学部门的研究人员致力于优化此类能源的一个有前途的候选者——锂硫电池。该研究发表在《自然通讯》上。
“锂硫电池比已经上市的锂离子电池可以储存更多的能量，”这项研究的第一作者张辉博士说。“从数字上看，一辆使用锂离子电池的电动汽车在需要充电之前平均可以行驶 300 公里。随着锂硫电池提供改进的能量存储，应该可以将其延长至 500 公里。 ”
阻碍锂硫电池商业化的主要挑战是中间产品容易溶解。在电池的构建过程中，硫会与锂反应形成产物。这有两个阶段。在第一阶段，产物是多硫化锂，很容易溶解成多硫化物。如果发生这种情况，多硫化物会损害电池的性能，导致其寿命大大缩短。为了优化电池，多硫化锂需要尽快转化为最终产品，Li 2 S 2或 Li 2 S。为此，研究人员使用了两种不同的材料——TiO 2，吸收不需要的多硫化物，和 TiN，加速该过程。
“使用这两种材料，我们开发了一种低成本且易于应用的混合材料，”该研究的第二作者 Luis Ono 博士说。“我们发现它具有出色的改善电池性能的能力。”
这些材料非常敏感。为了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。他们发现 10nm 的 TiN 和 5nm 的 TiO 2创造了最有效的产品。随着多硫化物的吸收和整个过程的加速，电池性能大大提高。这转化为更短的充电时间、更长的充电间隔和更长的整体寿命。为了确定这一点，研究人员将电池运行了 200 次循环，发现其效率几乎相同。
“我们将继续进一步优化材料以提高性能，”该研究的资深作者、OIST 能源材料与表面科学部负责人齐亚兵教授说。“有很多聪明的人在研究锂硫电池，这是一项非常有前途和令人兴奋的技术。”
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