安全、低成本、高能量密度的电池被广泛认为是推进低碳能源利用的圣杯。制造高性能电池一直难以实现，但橡树岭国家实验室的科学家声称他们取得了突破。
橡树岭实验室昨天宣布，他们设计并测试了一种完全固态的锂硫电池，其能量密度约为同类锂离子电池技术的四倍。鉴于元素硫的丰富性，该电池的生产成本也可能低得多。
“我们的方法完全改变了目前电池的概念，即两个电极由液态电解质连接，这种概念在过去150到200年中一直被使用，”ORNL研究的主要作者梁成都在本周发表在期刊《应用化学国际版》上的研究中说道。
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锂离子电池为当今的许多电子设备供电，也用于电动汽车和电网规模的储能。问题是传统的锂离子电池价格昂贵，并且依赖于高度易燃的液体电解质在阳极和阴极之间传输电荷。
相比之下，ORNL开发的锂硫电池是完全固态的，而且更加稳定。研究人员通过合成一种新型的富硫材料并将其与同样在ORNL开发的固态电解质材料结合来实现这一目标。
固态、更安全、更便宜
锂硫电池的能量密度也比锂离子电池高出约八倍。但是由于锂硫电池的电压约为锂离子电池的一半，因此ORNL电池的能量密度最终比锂离子技术高出四倍，这仍然是一个显着的优势。
另一个好处是硫的广泛可用性，硫是石油加工的常见副产品。“硫几乎是免费的，”梁说道。
几十年来，科学家们一直在追求锂硫电池作为一种持久、大规模商业储能选择的潜力，但收效甚微。在使用液态电解质的情况下，就像锂离子电池一样，硫电池可以有效地传导离子，但会过早分解。
通过完全改变电池设计，ORNL研究人员能够从液态电解质转向固态电解质，并消除硫溶解的问题。梁称这一发展是“颠覆性的”。
“过去，我们无法使其工作；现在我们有了方法，并且我们表明这种新的材料和这种新的设计是可能的，”他说。“现在电池设计师、制造商和研究人员可以研究这个新系统，并且根据我们发现的材料，他们可以为不同的应用设计一系列新的电池。”
梁表示，全固态锂硫电池可以取代电动汽车和电网储能中锂离子电池的使用。然而，该技术仍处于开发阶段。需要进一步研究以了解这项新技术如何快速渗透市场。
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