韓國研發鋰硫電池

本報訊 ?韓國大邱慶北科學技術院日前稱，鋰硫電池（LSB）由含硫陰極和浸泡在液體電解質中的鋰陽極構成，而且由于成本低、無毒，硫儲量豐富等原因，有望取代現在隨處可見的鋰離子電池。

不過，在電池中使用硫會遇到兩個問題。首先，在電池“放電”循環過程中，在陰極上會形成可溶解的鋰聚硫化物（LiPS），并擴散至電解質，且輕易地到達陽極，并在陽極逐漸降低電池的容量。第二，硫不具導電性。因此，需要采用一種導電多孔的主體材料來容納硫，并同時在陰極捕獲鋰聚硫化物。近年來，由于碳基主體結構具導電性，人們對其進行了研究。但是，碳基主體材料不能捕獲鋰聚硫化物。

韓國大邱慶北科學技術院的科學家提出了一種名為“薄片有序介孔二氧化硅”（pOMS）的新型主體結構。他們的選擇與眾不同之處在于，低成本金屬氧化物二氧化硅實際上并不具有導電性，但是，二氧化硅的極性很高，能夠吸引鋰聚硫化物等其他極性分子。

將導電碳基劑應用于pOMS結構時，結構空隙中原有的固體硫會溶解到電解質中，并擴散至導電碳基劑，將其還原以產生鋰聚硫化物。通過此種方式，硫可以高效地參與到必要的電化學反應中，盡管二氧化硅不具導電性。同時，pOMS的極性特性確保鋰聚硫化物會接近陰極，遠離陽極。

科學家們還構建了類似的非極性、高導電性傳統多孔碳主體結構，以與pOMS結構進行比較實驗。負責領導該研究的Jong-Sung Yu教授表示：“含碳主體材料的電池最初的容量很高，但由于非極性碳和鋰聚硫化物之間的微弱互動，導致電池容量很快就下降。在電池連續充放電循環中，該二氧化硅結構清晰地留住了更多的硫，在循環次數高達2000次時，電池還具備更大的容量和穩定性。”

綜上所述，從該研究獲得的最重要見解或許是，并不需要像以前一樣，認為鋰硫電池的主體結構需要具備導電性。Yu教授表示：“我們的研究結果令人驚訝，因為沒有人會想到，不導電的二氧化硅會是一種高效的硫主體材料，甚至比最先進的碳主體材料更好。”該項研究拓寬了鋰硫材料主體材料的選擇范圍，并可能導致下一代硫電池的范式轉變。