锂硫电池从未发挥出其作为电动汽车和其他设备的下一代可再生电池的潜力。但是新大机械工程师王东海和他的研究小组已经找到了一种方法，使这些锂- s电池比现有的可再生电池使用时间更长，能量水平更高。
研究小组已经能够防止Li-S电池产生一种被称为多硫化物溶解的副作用，这种副作用会随着时间的推移而出现，从而缩短电池的寿命。
“这一突破可能会带来更耐用、更持久的电池，”布朗基金会机械工程主席、SMU莱尔机械工程教授王说。他的研究重点是纳米结构功能材料的设计和合成，以及锂离子电池等能量存储技术，以及锂离子技术以外的技术。
发表在《自然可持续发展》杂志上的研究表明，该团队新开发的混合聚合物网络阴极可以使Li-S电池提供超过900 mAh/g（每克质量毫安小时）的容量，而锂离子电池的典型容量为150-250 mAh/g。这意味着它可以保存更多的电能。
“它还提供了出色的循环稳定性-优于传统的锂硫电池，”王说。
循环容量是指电池在容量急剧下降之前可以充放电的次数。更高的循环容量意味着更持久的电池。
协助Wang设计阴极的研究人员来自宾夕法尼亚州立大学、西北太平洋国家实验室、布鲁克海文国家实验室、芝加哥伊利诺伊大学和阿贡国家实验室。
锂- s电池作为一种可再生能源如此有前途的原因是，它们比传统的离子基可充电电池更具成本效益，可以储存更多的能量。
但这些电池有一个关键问题。
“多年来，电池界一直在努力减轻多硫化物溶解的负面影响，”王说。
所有的电池都有正极和负极。在电池内部，这两个终端之间不断发生的化学反应为电池提供动力或电力。
在锂- s电池的情况下，一个含硫的正极或终端称为阴极与一个称为阳极的锂金属负极配对。在这些组件之间是电解质，或允许离子在电池两端之间通过的物质。
然而，硫远不是一种理想的电极材料。
当锂离子与阴极上的硫原子结合时，它们会产生可溶解的多硫分子，这些多硫分子会漂移到电解质中，导致阴极降解，降低电池承受多次充电循环的能力。这就是所谓的多硫化物溶解。
Wang和他的团队已经找到了一种解决这个问题的方法，他们称之为混合聚合物网络阴极。
王解释说：“我们的阴极在分子水平上使用了多个硫键系绳、原子吸附和快速锂离子/电子传输。”“这种组合允许实时重键和吸附任何未结合的硫物质，从而有效地消除可溶性多硫化物，延长电池的循环寿命。”
更多信息：孟Liao等，混合聚合物网络阴极使能的可溶多硫化物-无硫锂电池，Nature Sustainability（2024）。引文：混合聚合物网络阴极可能是电动汽车低成本，长效可再生电池的关键（2024,10月24日）检索自2024年12月15日https://techxplore.com/news/2024-10-hybrid-polymer-network-cathode-key.html此文档受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。
