稳定垫为锂硫电池的商业化提供了希望

锂硫电池多年来一直被吹捧为锂离子技术的潜在替代品，因为锂硫系统的化学性质将允许在单个电池中存储更多的能量。然而，同样的化学过程也被证明是一个绊脚石，因为硫倾向于通过形成复杂的多硫化物化合物从电极迁移出去。这导致优越的能量密度退化后，最初的几个充电周期。

研究人员面临的挑战是找到一种既不增加电池重量又不使其过于复杂而难以制造的方法来稳定锂- s电极。费城德雷塞尔大学工程学院的研究人员现在声称取得了一项突破，可能会产生一种容量比同样大小的锂离子电池高出四倍的电池。

由Vibha Kalra管理的实验室开发的这项突破是以多孔的一氧化钛纳米纤维垫的形式出现的，有点像鸟巢。这就形成了电池阴极的一部分。Kalra说:“这是一项重大进展，因为我们发现我们的一氧化钛-硫阴极既具有高导电性，又能够通过强烈的化学相互作用与多硫化物结合，这意味着它可以增加电池的比容量，同时在数百次循环中保持其令人印象深刻的性能。”

在美国化学学会杂志上有描述应用材料与接口，纳米纤维垫在聚硫化物形成时吸引并结合，防止它们溶解在电池电解质中。Kalra通过研究多硫化物的形成机制，意识到这可能是一种有效的解决方案，并推理出，由于硫化物充当“刘易斯碱”(一种可以在溶液中提供稳定电子对的材料)，包括一个稳定的电子对，接受刘易斯酸进入系统，理论上将硫化物结合在适当的位置。

Kalra之前已经证明了纳米纤维电极是电池的一个很好的选择，因为它们可以在充电时膨胀，并可以消除设备中的易燃成分。它们是通过静电纺丝工艺制成的，类似于制作棉花糖，并且不需要粉末电极所需要的绝缘和粘合成分。Kalra说:“我们还可以证明，阴极一侧的粘合剂和电流收集器占电极重量的30- 50%，我们的方法只需要几秒钟就能生成硫阴极，而目前的标准需要将近半天。”

Kalra说:“我们的锂- s电极提供了正确的结构和化学成分，可以最大限度地减少电池循环过程中的容量衰退，这是锂- s电池商业化的一个关键障碍。”“我们的研究表明，这些电极的持续有效容量是目前锂离子电池的四倍。我们新颖、低成本的方法可以在几秒钟内使阴极硫化，为制造消除了一个重大障碍。”

Kalra的团队认为，这种新型电池可能适用于电动汽车和电网级电力存储等应用。他们现在正在努力进一步提高循环寿命，并减少多硫化物的形成。

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