鋰硫電池被譽(yù)為電池技術(shù)的明日之星，有望單次充電顯著增加手機(jī)、電動(dòng)汽車等產(chǎn)品的使用壽命，同時(shí)比目前的鋰離子電池更環(huán)保。然而，鋰硫電池的壽命不如鋰離子電池長(zhǎng)，會(huì)隨著時(shí)間的推移而退化。

得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校科克雷爾工程學(xué)院的一組研究人員找到了一種方法，可以穩(wěn)定鋰硫電池中最具挑戰(zhàn)性的部分，使這項(xiàng)技術(shù)更接近商業(yè)可行性。研究小組近日在《焦耳》雜志上發(fā)表的研究結(jié)果表明，在電池內(nèi)部原位制造一層含有碲的人工層，覆蓋在金屬鋰上，可以使它的壽命延長(zhǎng)四倍。

鋰是一種反應(yīng)性元素，它會(huì)分解周圍的其他元素。鋰硫電池的每一次循環(huán)——充電和放電的過程——都會(huì)在鋰金屬陽極（電池的負(fù)極）上形成苔蘚和針狀沉積物。這一反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致電池整體退化。

這些沉積物分解了來回運(yùn)輸鋰離子的電解質(zhì)。這可能會(huì)困住一些鋰，使電極無法提供足夠的能量來實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)時(shí)間的使用。這種反應(yīng)還會(huì)導(dǎo)致電池短路，甚至可能引發(fā)火災(zāi)。

在鋰電極上形成的人造層可防止電解質(zhì)降解，并減少在充電過程中形成鋰的生苔結(jié)構(gòu)。“在鋰表面上形成的層使它能夠在不破壞電解質(zhì)的情況下運(yùn)行，并增加電池壽命使。”阿姆魯絲·巴爾加夫（Amruth Bhargav）說，他和他的研究生學(xué)生桑賈伊·南達(dá)（Sanjay Nanda）共同撰寫了這篇論文。

曼瑟拉姆補(bǔ)充說，這種方法可以應(yīng)用于其他鋰基和鈉基電池。研究人員已經(jīng)為這項(xiàng)技術(shù)申請(qǐng)了臨時(shí)專利。

南達(dá)說：“穩(wěn)定層是通過一個(gè)簡(jiǎn)單的現(xiàn)場(chǎng)過程形成的，不需要昂貴或復(fù)雜的預(yù)處理或鋰金屬陽極涂層過程。”

解決這部分電池的不穩(wěn)定性是延長(zhǎng)其使用壽命和推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。曼瑟拉姆說，鋰硫電池目前最適合需要輕型電池的設(shè)備，一次充電可以運(yùn)行很長(zhǎng)時(shí)間，不需要大量的充電周期，比如無人機(jī)。但它們有潛力在擴(kuò)大電動(dòng)汽車的使用范圍和增加可再生能源的使用方面發(fā)揮重要作用。

曼瑟拉姆說，鋰硫電池的正極和負(fù)極的充電容量都是當(dāng)今鋰離子電池的10倍，這意味著一次充電可以提供更持續(xù)的使用。硫作為石油和天然氣工業(yè)的副產(chǎn)品廣泛存在，使得電池的生產(chǎn)成本低廉。硫也比鋰離子電池中使用的金屬氧化物材料更環(huán)保。