新型锂硫电池突破高能和寿命“瓶颈”

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科技日报北京1月22日电（记者刘霞）韩国电气研究所下一代电池研究中心的科学家，成功攻克锂硫电池在能量密度和循环寿命方面的关键技术瓶颈，研制出一款具有高能量密度和长循环寿命的大面积锂硫电池原型。研究论文发表于《先进科学》杂志。

锂硫电池以硫为正极，金属锂为负极，理论能量密度是锂离子电池的8倍多，极具应用潜力。此外，锂硫电池使用储量丰富的硫元素而非昂贵的稀土元素，不仅成本低廉，而且环保。轻便耐用的锂硫电池被视为是交通领域的关键技术。

然而，锂硫电池在充放电过程中会产生多硫化锂这一中间物质。多硫化锂会在电池的正负极之间穿梭，引发不必要的化学反应，从而降低电池的寿命和性能。这一直是锂硫电池商业化道路上的绊脚石。

为攻克这一难题，研究团队让单壁碳纳米管（SWCNT）与氧官能团“强强联手”。SWCNT是一种强度超过钢、电导率与铜相当的新材料，而氧官能团则增强了SWCNT在电池内的分散性。SWCNT和氧官能团的结合稳定了电极，有效控制了多硫化锂的溶解和扩散，显著减少了活性材料硫的损失。同时，SWCNT的高柔韧性和氧官能团的亲水性使得电极在制造过程中能形成均匀且光滑的表面，有助设计并制造出大面积且高容量的电池。

研究团队制造出尺寸为50毫米×60毫米的柔性厚电极，并组装成1000毫安时袋式锂硫电池原型。测试结果显示，该原型性能优异，即使经过100次充放电循环，仍能保持85%以上的容量。

最新技术不仅解决了锂硫电池的技术难题，还实现了大面积、高容量柔性电极的设计和原型开发，为下一代锂硫电池的商业化应用奠定了坚实基础。