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成本低廉的造纸衍生物质 摇身一变成锂硫电池电极材料
 
 2018-04-09 Technews科技新报

  造纸工业一种很常见的副产品:木质磺酸盐,已被壬色列理工学院科学家证明可做为锂硫电池的低成本电极材料,目前研究小组创建了一款手表锂硫电池原型,下一个工作将试着扩大原型。

  锂硫电池能量密度至少是锂离子电池的两倍之多,因此尽管可充电锂离子电池是市场当红炸子鸡,科学家还是对锂硫电池的开发产生浓厚兴趣。

  可充电电池主要由两个电极、电极间的液体电解质以及隔离膜组成,锂硫电池的阴极由硫碳基质构成,阳极使用锂金属氧化物。在元素形式中,硫是不导电的,但当硫在高温下与碳结合时会变得高度导电,因此被看好应用于新型电池技术中。

  然而,锂硫电池的一大挑战是硫很容易溶解到电池电解质中,导致两侧电极在循环仅仅几个周期后就恶化,尽管科学家试图使用不同形式的碳如:纳米碳管、复杂的碳泡沫等将硫稳在适当位置,但成效有限。

  壬色列理工学院研究团队现在找到一种简单方法,可以从单一原材料中创造出最佳的硫基阴极,他们将造纸工业的主要副产品木质磺酸盐(lignosulfonate)进行干燥处理,然后放到石英炉管(quartztubefurnace)中加热至700℃,于高热之下驱除大部分硫气,但留下一些多硫化物(硫原子链),可深度嵌入活性碳基质中。

  研究人员重复加热过程好让适量硫嵌入碳基质中,接着将材料研磨并与惰性聚合物黏合剂混合,于铝箔上形成阴极涂层,证实可以用这种廉价、丰富的造纸衍生物质来建构锂硫电池。

  目前团队设计了一款锂硫电池原型,规格为手表电池,可循环充放电约200次。下一步工作是扩大原型,以显著提高放电率和电池循环寿命,使电池有机会为大型数据中心供电、微电网和传统电网提供更便宜的能源存储选项。

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