外媒報道稱，新加坡科技研究局（A * STAR）納米生物實驗室（NBL）的研究團隊找到了一種制造更穩(wěn)定的鋰硫電池而不損害其性能的方法，有望加速鋰硫電池的商業(yè)化。
NBL研究團隊負責人Ying教授說：“混合的準固態(tài)電解質同時包含液體和固體成分，已經(jīng)成為切實可行的折衷方案，以在保持良好性能的同時獲得更安全的電池。然而，固體組分的高電阻迄今限制了這種電池的性能。為了克服這個問題，我們重新設計了固體成分的微觀結構。我們的解決方案消除了電解液泄漏，并且在熱和機械方面均穩(wěn)定。”
據(jù)了解，NBL研究團隊設計了一種混合型準固體電解質，該電解質包含由Li7La3Zr2O12（LLZO）薄板制成的注液多孔膜。該團隊還開發(fā)了一種新穎的制造LLZO片的方法，該片用于構建電解質的框架。
選擇LLZO是因為它具有高離子電導率以及良好的化學和電化學穩(wěn)定性。電解質的非剛性結構使其能夠與電極保持非常良好的接觸，并防止在處理和電池組裝過程中破裂。這樣可以使電池更安全，性能更好。
NBL研發(fā)的半固態(tài)電解質在很寬的電壓范圍內也能保持穩(wěn)定，因此可以與包括高壓正極在內的各種鋰電池電極材料一起使用。
使新型電解質制成的鋰硫電池顯示出高容量、快速充電/放電能力以及有趣的多硫化物穿梭控制，從而穩(wěn)定了鋰硫電池的性能。
在測試中，這種新型電解質在1.5 mg / cm2的負載密度下實現(xiàn)了卓越的倍率能力（分別在1和2C下分別為?515和?340 mAh / g）。
Ying教授說：“我們發(fā)現(xiàn)基于3-D薄片的框架對于最佳電池性能至關重要。此外，我們的系統(tǒng)在極端溫度下顯示出出色的穩(wěn)定性。這些結果說明了基于薄片的結構作為框架的巨大潛力 可用于其他半固態(tài)鋰電池?！?
此外，為了解決鋰硫電池在反復充電和放電中一直無法維持其較高的存儲容量的問題。NBL開發(fā)了一種新型正極材料，方法是先添加碳主體，然后再添加硫源。
這種方法使得研究團隊能夠獲得3D互連的多孔納米材料，并且還可以防止電池充電時碳支架塌陷。
此外，NBL的鋰硫電池正極在經(jīng)過200次以上的充電循環(huán)后，仍保持很高的容量，性能的損失降至最小。
NBL表示，使用該技術，其正極比常規(guī)制備的硫正極的比容量提高了48％，而容量衰減則減少了26％。其鋰硫正極的容量高達1220mAh / g，這意味著1克這種材料可以存儲1220mAh的電荷。相比之下傳統(tǒng)的鋰離子正極的能量容量僅為140mAh / g。
除了正極之外，NBL還正在通過納米材料工程來設計和優(yōu)化負極、隔膜和電解質，目的是將鋰硫電池實現(xiàn)商業(yè)化。
