美研发可实现高能量密度锂电池的有机阴极材料

据报道，美国能源部（DOE）布鲁克海文国家实验室（Brookhaven National Laboratory）为锂电池设计了一种新型有机阴极材料。该材料以硫为核心，与锂电池中传统的阴极材料相比，能量密度更高、更具成本效益且更环保。


智能手机和电动汽车等日常生活用品都需要锂电池提供能量，而随着人们对此类产品的需求不断增长，科学家们一直在研究如何优化阴极材料，以提升锂电池系统的整体性能。
除了解决电池系统面临的能量挑战，布鲁克海文国家实验室的科学家还在研究可持续性电池的材料设计。为了寻找可提供高能量密度的可持续性阴极材料，科学家们选择了一种安全和储量丰富的元素 – 硫。

美国能源部布鲁克海文科学用户设施办公室国家同步光源二部（NSLS-II）科学家表示：“硫可以形成很多键，即能够抓住更多锂，从而增强能量密度。而且硫也比阴极材料中的传统元素轻，因而可让电动汽车具备更长的续航里程。”

研究人员在设计该新阴极材料时，选择了一种由碳、氢、硫和氧组成的有机二硫化合物，而不是传统锂电池中重金属，重金属不是很环保。但是虽然硫电池更安全、能量密度更高，但是也会面临着其他挑战。

Shadike表示：“当电池充放电的时候，硫会变成一种不好的复合物，溶解在电解质中，并扩散至整个电池，引起不良反应。我们设计了一种阴极材料，可让硫原子附着在一个有机支柱上，从而让硫稳定。”

研究人员表示，该项研究可提升高性能锂电池的性能，此类锂电池使用以硫为核心的阴极材料。