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利用纳米技术研制新型硫锂电池

  采用纳米技术开发新型锂硫电池

  加拿大滑铁卢大学的研究人员18日表示,他们制造的锂硫电池比传统的锂电池大三倍。相关研究发表在当天的“自然 - 材料科学”杂志网络版。锂硫电池具有非常广阔的应用前景,化学家们已经进行了近20年的研究。硫和锂被认为是最好的电池材料。这两种化学品的结合不仅提供了高密度的能量,而且在稳定性,安全性和寿命方面都很出色。另外,硫的成本远远低于目前广泛用于锂电池的其他材料。然而,电池阴极的制造一直是困扰人们的主要问题。这部分负责电荷在放电过程中的储存和释放。为了在这种可逆的电化学反应中获得更高的电流,硫与碳之类的导体紧密接触,这一直不是一种有效的方法。
由纳塔尔教授领导的滑铁卢大学研究小组通过纳米技术实现碳和硫的紧密结合。在实验中他们使用了称为介孔碳的多孔碳材料。在纳米级别,这种类型的碳在孔径和孔体积方面非常一致。通过纳米技术,该团队将其制成一个中空的碳管,每个碳管的厚度为6.5纳米,孔径为3-4纳米。由于硫可以被加热和解冻,所以它们在与碳管接触时被吸入并固化以收缩成硫纳米纤维。研究人员使用电子显微镜检查了碳灌注碳管的剖面,发现所有的孔都充满了硫,碳和硫达到了完美的结合。纳扎尔表示,用这种复合材料制成的电池可以达到理论值的80%的功率,并且在保持较低的成本,良好的循环稳定性的前提下,其能量密度比传统的锂过渡金属氧化物阴极制成比电池高3倍。这种多孔碳材料“吸”技术为其他复合材料的开发也提供了一条新途径。今后的研究将进一步改善这种正极材料的结构和性能。

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