研究人员开发了一种新组件，可以治愈锂硫电池的阿喀琉斯之踵。
与常见的锂离子电池相比，锂硫电池具有重要的优势：它们使用更便宜的材料且重量更轻。对于相同的质量，锂硫电池的能量几乎是锂离子电池的两倍，这在能量密度至关重要的领域（如便携式电子产品或汽车）中具有优势。
提高能量密度和降低储能成本是减少交通运输和能源生产温室气体排放的重要步骤。
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然而，经过几次充电和放电循环后，锂硫电池会逐渐变得不稳定，并且其电极会分解，这一缺陷使其无法登上储能的宝座。
特别是，锂离子与硫反应形成化合物，这些化合物会迁移并降低电池的容量。
耶鲁大学化学教授维克多·巴蒂斯塔说：“当这种情况发生时，它们会堵塞表面，阻止锂进入正极。”
先前稳定锂硫电池的努力涉及保护涂层，但这增加了设备的重量并导致其他显著的性能折衷。
在昨天发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究中，巴蒂斯塔和他的合作者公开了一种薄复合薄膜，该薄膜赋予锂硫电池出色的耐久性。
研究人员首先模拟了哪些材料和结构可以很好地延长锂硫电池的寿命，计算了正极中的分子如何与不同的材料相互作用。
然后，该团队用石墨烯（一种单原子厚的碳结构）和有机树枝状聚合物（一种具有树状分支结构的聚合物）制成了薄膜。结果表明，该薄膜的平均厚度为 90 纳米。
该薄膜将锂硫化合物保持在一起，防止它们渗入电解质并降低电池的性能。通过这种机制，科学家们表明，他们能够在不影响锂硫电池性能的情况下延长其循环寿命。
巴蒂斯塔说：“令人惊奇的是，使用这些材料，我们能够制造出具有创纪录稳定性的电池，且膜的用量最少。”
合著者、耶鲁大学能源科学研究所的博士后研究员蒋建兵指出，该复合薄膜由市售起始材料制成，这将使其廉价且易于扩大规模。
他说：“从理论上讲，这种材料的制备非常容易和直接。”
研究人员指出，他们仍处于这项工作的初步阶段，目前正在研究进一步提高锂硫电池性能的方法。“从那里，我们可以设计出性能更好的新材料，”同样是能源科学研究所博士后研究员的合著者杨克说。
经 E&E News 许可，转载自 Climatewire。E&E 在 www.eenews.net提供重要的能源和环境新闻的每日报道。