硫稀有化学相或为解锁三倍容量电动汽车电池的钥匙

根据发表在《Communications Chemistry》期刊上的一项研究，德雷克塞尔大学的工程师取得了一项突破，利用硫的稀有化学相防止破坏性的化学反应，让锂硫电池更接近于商用。一直以来，锂硫电池商用面临的一大障碍是多硫化物的形成。电池运行时，它们会进入电解液引发化学反应，影响电池的容量和寿命。科学家已经成功地将碳酸盐电解液替换成醚类电解液，后者不会与多硫化物发生反应。但这带来了其他问题，因为醚类电解液高度挥发并含有沸点很低的成分，意味着如果加热到室温之上，电池可能会迅速失效或熔化。德雷克塞尔大学的化学工程师一直在研究另一种解决方案，新方法从设计一种新的阴极开始，这种阴极可以与已投入商业使用的碳酸盐电解液配合使用。阴极由碳纳米纤维制成，已被证明可减缓多硫化物在醚类电解液中的移动。但让它与碳酸盐电解液配合使用需要进行一些实验。科学家试图使用一种被称为蒸汽处理的技术将硫限制在碳纳米纤维网中，以防止危险的化学反应。没有达到预期的效果，但却以一种意想不到的方式结晶硫，将其转变成单斜伽马相硫，这是该元素一种略微不同的形式。这种硫的化学相只能在实验室的高温下产生或在自然界的油井中被观察到。对于科学家来说，方便的是，它不与碳酸盐电解液反应，从而消除了形成多硫化物的风险。这种阴极经历一年的测试，在 4000 次充放电循环中保持稳定，科学家表示这相当于 10 年的正常使用。这种阴极制造的原型电池的容量是标准锂离子电池的三倍，为更环保的电池铺平了道路，让电动汽车每次充电后能行驶更远。