中國粉體網(wǎng)訊  在過去的幾十年里，移動技術、可穿戴電子產(chǎn)品和各種便攜式設備的使用量急劇增加，促使全世界的科學家們尋求可充電電池的下一個突破。鋰硫電池（LSBs）是由浸沒在液態(tài)電解液中的硫基正極和鋰陽極組成的，因其成本低、無毒且富含硫的特性，有望取代無處不在的鋰離子電池。

然而，鑒于如下兩個原因，在電池中使用硫是存在一定挑戰(zhàn)的的。首先，在 "放電 "循環(huán)過程中，可溶性鋰多硫化物（LiPS）在正極形成，擴散到電解液中，很容易到達陽極，在那里它們會逐漸降低電池的容量。其次，硫是不導電的。因此，需要一種導電、多孔的主體材料來容納硫，同時在陰極捕獲LiPS。近來，由于碳基主體結構具有導電性，因此人們對碳基主體結構進行了探索。然而，碳基主體不能捕集LiPS。

在最近發(fā)表在《Advanced Energy Materials》雜志上的一項研究中，來自大邱慶北科學技術研究所的科學家們提出了一種名為 "板狀有序介孔二氧化硅(pOMS) "的新型主體結構。他們選擇的不尋常之處在于，二氧化硅這種低成本的金屬氧化物實際上是不導電的。然而，二氧化硅具有很強的極性，會吸引其他極性分子，如LiPS等。

在向pOMS結構施加導電碳基劑后，結構孔隙中的初始固體硫會溶解到電解液中，然后從那里擴散到導電碳基劑中，被還原生成LiPS。在這種方式下，盡管二氧化硅不導電，但硫有效地參與了必要的電化學反應。同時，pOMS的極性保證了LiPS保持在靠近陰極而遠離陽極的位置。

科學家們還構建了一個類似的非極性、高導電性的傳統(tǒng)多孔碳母體結構，與pOMS結構進行對比實驗。領導這項研究的Jong-Sung Yu教授表示："采用碳母體的電池表現(xiàn)出很高的初始容量，但由于非極性碳和LiPS之間的微弱相互作用，容量很快就會下降。在連續(xù)循環(huán)過程中，二氧化硅結構顯然保留了更多的硫；這導致了高達2000次循環(huán)的容量保持和穩(wěn)定性大大提高。"

從這項研究中得到的最重要的啟示是，LSB的主體結構不需要像以前認為的那樣具有導電性。Yu教授說："我們的研究結果令人驚訝，因為沒有人想到非導電的二氧化硅可以成為一種高效的硫主體，甚至超過了最先進的碳主體。" 這項研究拓寬了LSB的主體材料的選擇范圍，并可能導致下一代硫電池的范式轉變。

論文標題為《Revisiting the Role of Conductivity and Polarity of Host Materials for LongLife Lithium–Sulfur Battery》。

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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