中國儲能網訊：據(jù)外媒報道，近日，美國能源部下屬太平洋西北國家實驗室（PNNL）的科研人員研發(fā)出一種“混合”陽極，能夠顯著延長鋰硫電池的使用壽命，使鋰硫電池向商業(yè)化方向又邁近一大步。相關研究論文發(fā)表在《自然通訊》上。
PNNL科研小組成員劉軍（音），同時也是該論文的聯(lián)合作者表示：“PNNL的新陽極設計讓我們向商業(yè)化夢想又邁近了一步。”
目前，電動汽車普遍采用鋰離子電池作為動力電池，同時用于儲存可再生能源發(fā)電。但是，鋰離子電池自身的化學特性限制了其儲存容量。一個非常有前景的解決方法是使用鋰硫電池，每單位質量的儲能容量是鋰離子電池的4倍。采用鋰硫電池，電動汽車就可以行駛更遠的距離并儲存更多的電量。但是，鋰硫電池的缺陷是使用壽命短，無法實現(xiàn)鋰離子電池那樣的多次充放電。
影響鋰硫電池的主要因素是它的副反應，會縮短電池的使用壽命。這種副反應發(fā)生在電池含硫的陰極，硫慢慢脫離陰極，形成溶于電池電解液的聚硫化物分子，最終生成一種被稱為固態(tài)電介質層的薄膜。這種薄膜生成在鋰陽極的表面，一直生長直到電池無法運行。
截至目前，大多數(shù)鋰硫電池的研究都是集中在防止硫從陰極泄露。但是，PNNL的科研人員對防泄漏的方法有質疑。此外，近期的相關研究表明，即使陰極溶解，鋰硫電池仍能繼續(xù)工作。因此，PNNL科研小組研發(fā)出一種向電池陽極添加防護層的方法。
這個防護層由石墨（常用于鋰離子電池陽極）構成，阻止硫在電池的鋰陽極發(fā)生副反應，防止生成使電池衰退的介質層。PNNL科研人員將鋰離子電池中的石墨和鋰硫電池中的硫結合，形成新的電池陽極，取名為混合陽極。
通過測試，PNNL科研人員表示，這種新設計可以將鋰硫電池系統(tǒng)的壽命提高四倍。使用傳統(tǒng)的鋰硫電池，電池在100次充放電循環(huán)后停止工作。使用這種新的鋰硫電池系統(tǒng)，在同等測試條件下，充放電循環(huán)超過400次。
劉軍表示：“雖然硫還會在我們的混合陽極發(fā)生溶解，但是這對電池性能沒有造成任何影響。實驗表明，采用混合陽極的電池充放電循環(huán)可達400次以上，而這之后儲能容量只減少了11%。本實驗和其它鋰硫電池實驗都是采用滿足實驗室測試的小型薄膜電池，而電動汽車需要更加大型厚重的電池。采用更大的電池系統(tǒng)進行測試，可以更好評估PNNL的新混合陽極設計在實際生活中的應用可行性。”
PNNL的本次研究得到美國能源部下屬科學辦公室、APRA-E、能效與可再生能源辦公室的大力支持。（中國儲能網獨家編譯）
