“海藻衍生物可能正是锂硫电池所需要的”

锂离子电池作为应用于车辆和电网的廉价钱，高能具有很大的潜力。 但是，它们受到了很大的容量衰减。 现在，能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)的科学家们发现了可以处理这个问题的惊人发现。

在高刘领导的研究中，这个团队意外地发现海藻衍生物卡拉胶是锂硫电池的稳定剂。 稳定性的提高会增加循环，延长寿命。 他们的研究发表在了纳米能源杂志的多硫化物和粘合剂之间的亲核置换意外地稳定锂硫电池的论文上。

该论文通讯作者刘氏表示，虽然对能源储存有很多诉求，但能够实现价格目标的化学成分很少。 硫磺是非常便宜的材料，实际上是免费的。 而且能量容量远远高于锂离子。 因此，锂-硫是有可能实现目标的化学物质。

可再充电的锂-硫电池现在商业上有点限制，但化学上重要的杀手是硫开始溶解，产生所谓的多硫化物效应。 在试图处理这个问题的时候，刘先生正在尝试粘合剂，这种粘合剂是固定电池中所有活性物质的物质。

胶水就像胶水，一般的电池设计师都想要惰性胶水，刘先生说。 我们尝试的这种胶水很有效。 问为什么，我们发现了那个反应。 它很快就会和多硫化物发生反应。 形成了共价键结构。

通过与硫的化学反应，粘合剂可以阻止其溶解。 一旦研究者们发现了这个，他们就在寻找能引起同样事件的天然材料。 在卡拉胶着陆。 这是从红海藻中提取的物质，位于和他们最初实验中采用的合成聚合物相同的官能团(或者具有相似化学反应性的原子团)。

我们要找的是经济上的，刘先生说。 明确了角叉菜胶被用作食品的增稠剂。 实际上和合成聚合物一样有效。 固定多硫化物作为粘合剂，可以制作非常稳定的电极。

原位反应的可视化

我和刘伯利研究所先进光源的景华果一起工作。 这是世界上最明亮的紫外线和软x射线光源之一，被用于他的发现。

光源提供了独特的基于x射线的工具，郭说。 我希望这个工具能给电池充电，监控电化学。 在这种情况下，我们制造了带有这些材料的专用电池，然后用x射线监测原位条件下的工艺。

刘先生这样补充道。 “你不能在其他任何地方进行这样的实验。 在这种情况下，有独特的检测硫磺的光束线。 在原位设计工具总是需要很多努力。 虽然非原位置很简单，但是在这里，例如，非原位置没有给你带来结果。 通过原位细胞，可以注意到硫的下落。 结果，哪儿也不去。 这真的很帅。

通用汽车公司是伯克利实验室能源存储和分布式资源部门的领域研究伙伴，他证实了刘的研究成果。 他们独立测试了它，看到了和我们看到的一样的效果。 实际上稳定性更好。 刘先生说。

激进地离开

刘先生说，结果开辟了一种新的电池化学思维方法。 他说，在科学上，这是完全不同的概念，粘合剂不是惰性而是反应性的。 人们不这么认为。 他们认为粘合剂的功能是固定物质。 不，我发现化学结合多硫化物的做法是必要的。

刘和他的团队多年来一直致力于锂硫电池的研究。 去年，他们在nano letters上发表了论文，介绍了基于自然超高效蚁巢的新型锂硫电极结构。

随着这一突破稳定了硫锂电池，刘先生目前要求进一步提高硫锂电池的寿命。 他说，我们想达到几千个周期。

锂离子电池的能量密度是锂离子电池的两倍以上，锂离子电池目前占市场主导地位。 飞机和无人机有潜在的应用，所以更轻便。 事实上，锂硫电池通过zephyr (无人驾驶飞机) 14天的太阳能飞行记录提供了夜间动力。

刘先生、郭先生和他们的团队将继续研究细胞中的化学反应。 如果该聚合物与硫结合，接下来会发生什么？ 怎么和硫磺反应，可逆吗？ 刘先生说。 明白了这一点，就能开发更好的方法来进一步改善锂硫电池的寿命。

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