加拿大用纳米技术研制新型硫锂电池

加拿大滑铁卢大学的研究人员5月18日称，他们制成了一种比传统锂电池容量大3倍的硫锂电池原型。相关研究当日发表在《自然·材料》杂志网络版上。
　　锂硫电池具有十分广阔的应用前景，化学家们已经为此进行了近20年的研究。硫和锂被认为是最为理想的一种电池材料，这两种化学物质的结合不但能提供高密度的能量，在稳定性、安全性和寿命上也更为出色。另外，在成本上，硫的价格也远远低于目前在锂电池中所广泛使用的其他材料。
　　但电池阴极的制造一直是困扰人们的一大难题，这部分在充放电中负责储存和释放电子，在这种可逆的电化学反应中为了实现较高的电流，必须使其中的硫与类似碳这样的导体紧密接触，而此前并无十分有效的方式。
　　滑铁卢大学琳达·纳扎尔教授所带领的研究小组通过纳米技术实现了碳和硫的紧密结合。在实验中他们采用了一种被称为介孔碳的多孔碳材。在纳米水平上，这种类型的碳在孔径和孔容量上十分一致。通过纳米技术，该小组将其制成了一种空心碳管，每根厚6.5纳米，孔径3至4纳米。由于硫可被加热和融化，当接触碳管后它们就被吸入并凝固收缩为硫纳米纤维。研究人员通过电子显微镜对灌注过硫的碳管剖面进行检查后发现，在所有的孔径中均充满了硫，碳和硫实现了十分完美的结合。
　　纳扎尔称，由这种复合材料所制成电池的电量可达到理论值的80%，而且在保持较低成本、良好循环性和较好稳定性的前提下，其能量密度比由传统锂过渡金属氧化物阴极制成的电池高3倍。这种多孔碳材的“吸涨”技术为其他复合材料的研制也提供了一条新的途径。在未来的研究中他们还将进一步完善这种阴极材料的结构和性能。