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成本低廉的造紙衍生物質(zhì) 搖身一變成鋰硫電池電極材料

   2018-04-08 11150
核心摘要:造紙工業(yè)一種很常見的副產(chǎn)品:木質(zhì)磺酸鹽,已被壬色列理工學院科學家證明可做為鋰硫電池的低成本電極材料,目前研究小組創(chuàng)建了一

造紙工業(yè)一種很常見的副產(chǎn)品:木質(zhì)磺酸鹽,已被壬色列理工學院科學家證明可做為鋰硫電池的低成本電極材料,目前研究小組創(chuàng)建了一款手表鋰硫電池原型,下一個工作將試著擴大原型。

鋰硫電池能量密度至少是鋰離子電池的兩倍之多,因此盡管可充電鋰離子電池是市場當紅炸子雞,科學家還是對鋰硫電池的開發(fā)產(chǎn)生濃厚興趣。

可充電電池主要由兩個電極、電極間的液體電解質(zhì)以及隔離膜組成,鋰硫電池的陰極由硫碳基質(zhì)構(gòu)成,陽極使用鋰金屬氧化物。在元素形式中,硫是不導(dǎo)電的,但當硫在高溫下與碳結(jié)合時會變得高度導(dǎo)電,因此被看好應(yīng)用于新型電池技術(shù)中。

然而,鋰硫電池的一大挑戰(zhàn)是硫很容易溶解到電池電解質(zhì)中,導(dǎo)致兩側(cè)電極在循環(huán)僅僅幾個周期后就惡化,盡管科學家試圖使用不同形式的碳如:納米碳管、復(fù)雜的碳泡沫等將硫穩(wěn)在適當位置,但成效有限。

壬色列理工學院研究團隊現(xiàn)在找到一種簡單方法,可以從單一原材料中創(chuàng)造出最佳的硫基陰極,他們將造紙工業(yè)的主要副產(chǎn)品木質(zhì)磺酸鹽(lignosulfonate)進行干燥處理,然后放到石英爐管(quartztubefurnace)中加熱至700℃,于高熱之下驅(qū)除大部分硫氣,但留下一些多硫化物(硫原子鏈),可深度嵌入活性碳基質(zhì)中。

研究人員重復(fù)加熱過程好讓適量硫嵌入碳基質(zhì)中,接著將材料研磨并與惰性聚合物黏合劑混合,于鋁箔上形成陰極涂層,證實可以用這種廉價、豐富的造紙衍生物質(zhì)來建構(gòu)鋰硫電池。

目前團隊設(shè)計了一款鋰硫電池原型,規(guī)格為手表電池,可循環(huán)充放電約200次。下一步工作是擴大原型,以顯著提高放電率和電池循環(huán)壽命,使電池有機會為大型數(shù)據(jù)中心供電、微電網(wǎng)和傳統(tǒng)電網(wǎng)提供更便宜的能源存儲選項。

(責任編輯:小編)
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