研究人员设计了一种可以折叠或切割的锂硫电池，可以持续供电

Josiah02 · 发表于 2024-9-14 21:31:56

为便携式设备（如玩具、手持吸尘器和电动自行车）供电的大多数可充电电池都采用锂离子技术。但这些电池的使用寿命较短，损坏时可能会起火。
为了解决稳定性和安全性问题，研究人员在《ACS Energy Letters》上发表报告，设计了一种锂硫 (Li-S) 电池，其特点是改进了硫化铁阴极。其中一个原型在 300 次充电放电循环中保持高度稳定，另一个原型即使在折叠或切割后也能提供电力。
硫磺被认为是锂离子电池的材料，因为它成本低，而且比锂金属氧化物和传统离子电池中使用的其他材料具有更大的储能潜力。为了使锂硫电池在高温下稳定，研究人员此前曾提出使用碳酸盐基电解质来分隔两个电极（硫化铁阴极和含锂金属的阳极）。
然而，随着阴极中的硫化物溶解到电解质中，它会形成一种无法渗透的沉淀物，导致电池容量迅速下降。王丽萍和同事们想知道他们是否可以在阴极和电解质之间添加一层，以减少这种腐蚀，而不会降低功能性和可充电性。
研究团队用不同的聚合物涂覆硫化铁阴极，并在初步电化学性能测试中发现聚丙烯酸（PAA）表现最佳，在 300 次充电放电循环后仍保持电极的放电容量。
接下来，研究人员将 PAA 涂层硫化铁阴极融入原型电池设计中，该设计还包括碳酸盐基电解质、作为离子源的锂金属箔和石墨基阳极。他们生产并测试了软包电池和纽扣电池原型。
经过 100 多次充放电循环后，Wang 及其同事发现软包电池的容量没有明显衰减。进一步的实验表明，软包电池在折叠和切成两半后仍能正常工作。纽扣电池在 300 次充放电循环后仍保留了 72% 的容量。
接下来，他们将聚合物涂层涂在其他金属制成的阴极上，制成锂钼电池和锂钒电池。这些电池在 300 次充电放电循环中也具有稳定的容量。王团队表示，总体而言，结果表明，涂层阴极不仅可以生产出更安全、使用寿命更长的锂硫电池，还可以生产出与其他金属硫化物一起生产的高效电池。

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