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不含稀土,能量密度极高:锂-S 电池可自我修复

硫可以用来储存电能,甚至是大量的电能。(图片:pixabay/analogicus)
硫可以用来储存电能,甚至是大量的电能。(图片:pixabay/analogicus)
由锂和硫制成的可充电电池性能远远超过目前的电池,但使用寿命却不长。新的晶体结构和优化的特性将彻底改变这一状况。
E-Mobility Renewable Science

自 20 世纪 60 年代初以来,锂硫电池的发展似乎很有希望。硫和锂这两种元素比较常见。这使得它们价格低廉,尽管根据现行标准,它们的开采并不一定对环境无害。

此外,其能量密度比目前广泛使用的电池要高得多。目前,锂离子电池每公斤可储存 700 瓦时,相当于一个大型电动自行车电池。

而锂硫电池理论上可以达到 2,500 瓦时,是后者的三倍多。如果再加上外壳、电子元件和其他组件,其重量仍可轻松减半。

如果没有这种糟糕的耐用性,一切都会很美好。充电几次后,性能和容量就会下降。尽管过去有许多关于千次充电循环的报道,但这项纸面上十分优越的技术迄今仍缺乏实际可用性。

最近的一项研究表明,在室温和现实条件下充电 400 次后,剩余容量为 87%,这听起来令人谨慎乐观。

在锂和硫中加入了另一种元素,并与硫一起整合到阴极中。不过,与以往的实验不同,这次加入的不是任何稀有或难以处理的元素,而是碘。

这补充了硫原子的晶格。此外,整个材料的熔化温度仅为 65 °C。这使得阴极材料可以定期熔化,以修复缺陷,并实现锂硫电池已经相当实用的使用寿命。

固态锂硫电池(SSLSB)确实可以成为现实,除非这一消息也成为过去被遗忘的成功故事。固态锂硫电池由现成的廉价元素组成,具有极高的能量密度。

硫可以用来储存电能,甚至是大量的电能。(图片:pixabay/analogicus)
硫可以用来储存电能,甚至是大量的电能。(图片:pixabay/analogicus)

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Mario Petzold, 2024-03- 8 (Update: 2024-03- 8)