據(jù)外媒報(bào)道，中國香港科技大學(xué)（HKUST）工程與環(huán)境系教授Cheong Ying Chan 與中國香港科技大學(xué)機(jī)械與航空工程系教授兼能源研究所主任ZHAO Tianshou領(lǐng)導(dǎo)了一支研究團(tuán)隊(duì)，為鋰硫電池（Li–S）提出了一種新穎的陰極設(shè)計(jì)概念，將可大幅提升此類具有發(fā)展前景的下一代電池的性能。
目前，鋰離子電池常用于智能手機(jī)、電動(dòng)汽車和無人機(jī)等，而鋰硫電池被認(rèn)為是具有吸引力的鋰離子電池替代品。鋰硫電池以高能量密度而聞名，同時(shí)其主要成分硫儲量豐富、重量輕、價(jià)格便宜，而且對環(huán)境無害。
鋰硫電池的能量密度可超500 Wh/kg，明顯優(yōu)于鋰離子電池的極限能量密度300 Wh/kg。能量密度更高意味著由鋰離子電池供電、續(xù)航里程可達(dá)400公里的電動(dòng)汽車，在由鋰硫電池供電時(shí)，續(xù)航里程可延長至600至800公里。
雖然全球各地的研究人員在研究鋰硫電池方面已經(jīng)取得了一些令人興奮的成果，但在實(shí)驗(yàn)室研究與技術(shù)的商業(yè)化方面仍然存在很大的差距。關(guān)鍵問題之一是鋰硫電池的多硫化物穿梭效應(yīng)會導(dǎo)致鋰被腐蝕和電池陰極材料泄漏，從而縮短電池使用壽命。另一個(gè)挑戰(zhàn)是需要在減少電池電解質(zhì)總量的同時(shí)，保證電池?fù)碛蟹€(wěn)定的性能。
為了解決上述問題，Zhao教授團(tuán)隊(duì)與國際研究人員合作，提出了一種陰極設(shè)計(jì)概念，可以實(shí)現(xiàn)良好的鋰硫電池性能。研究人員將硫均勻地嵌入到高度定向的大孔中，同時(shí)該大孔內(nèi)部嵌有豐富分活性位點(diǎn)，以緊緊地吸附多硫化物，消除穿梭效應(yīng)以及鋰金屬腐蝕影響。通過為鋰硫電池提出新型硫陰極設(shè)計(jì)原則，該聯(lián)合小組提升了該電池的能量密度，并為實(shí)現(xiàn)該電池的工業(yè)化邁進(jìn)了一大步。
Zhao教授表示：“我們?nèi)栽谠擃I(lǐng)域進(jìn)行基礎(chǔ)研究，不過，我們的新型陰極設(shè)計(jì)概念以及在電池性能方面取得的突破，代表著下一代電池在得到實(shí)際應(yīng)用方面邁進(jìn)了一大步，而下一代電池將比現(xiàn)有的鋰離子電池更強(qiáng)大、更持久。”
該研究小組的成員包括香港科技大學(xué)的Zhao教授、Zhao教授手下的博士生ZHAO Chen、ZHANG Leicheng、前博士生REN Yuxun（2019年畢業(yè)生），其他合作人員包括美國阿貢國家實(shí)驗(yàn)室以及斯坦福大學(xué)、中國廈門大學(xué)以及沙特阿拉伯伊瑪目·阿卜杜拉赫曼·本·費(fèi)薩爾大學(xué)的研究人員。
