“稳定的影响使锂硫电池得以快速发展”

英国太阳能飞机在高空停留3天以上，创下了非正式的飞行耐力记录。 锂硫电池成为最伟大的技术进步之一，使飞机能够在夜间为飞机提供动力，其效率无法与当时的顶级电池相比。 十年后，世界还在等待li-s电池的商业到来。 但德雷克塞尔大学研究者的突破刚刚排除了阻碍生存能力的重大障碍。

科技公司知道，无论笔记本电脑、手机和电动汽车的迅速发展，他们的产品都依赖于电池的稳定改善。 在电池允许的情况下，技术只能移动，但锂离子电池被认为是市场上最好的，已经达到了改善的极限。

由于电池的性能基本稳定，公司正试图通过将内部组件的尺寸缩小一点来挤压存储设备中的所有电压，而这不会有助于存储。 这些结构变化带来的一点不幸的副作用是，去年三星的平板电脑发生了故障，崩溃了。

在研究人员和技术领域，最终研究的是li-s电池，以代替锂离子电池。 在这个新的化学理论中，越来越多的能量可以进入单个电池，因此这个对策在电池开发中被称为能量密度。 这种改进的容量约为锂离子电池的5-10倍，相当于电池间的电池工作时间较长。

问题是，在前几次充电后，li-s电池无法维持优异的容量。 研究表明，作为提高能量密度的重要成分硫以被称为多硫化物的中间产物的形式从电极移动，导致了这一重要成分的损失和再充电中性能的褪色。

多年来，科学家一直试图稳定li-s电池内部的反应，使其物理上含有这些多硫化物，但大部分尝试都产生了其他许多复杂性，如在电池中添加重量和昂贵的材料，以及增加一些复杂的加工步骤等。

但是德雷克塞尔理工大学的研究者在最近的美国化学学会杂志的应用材料和接口杂志上发表的新做法，tio相被稳定地用作自立型纳米纤维中的强力多硫化物固定剂。 证据表明，lewis酸碱相互作用可以将多硫化物固定在合适的位置，维持电池的耐久性，而且减少整体重量和生产所需的时间。

我们已经创造了独立式多孔氧化钛纳米纤维毡作为锂硫电池阴极的主体材料，是工程学院的助理教授，该研究的主要作者vibha kalra博士说。 这是一个巨大的快速发展。 因为我们发现，我们的氧化钛硫阴极具有高导电性，通过强化学相互作用可以结合多硫化物。 这意味着增加电池的比容量，可以在数百个循环中维持令人印象深刻的性能。 也可以说明完全除去阴极侧的粘合剂和集电体，占电极重量的30-50% -。 按照我们的做法，几秒钟就可以制造硫磺阴极，但是按照现在的标准，可能需要将近一半的时间。

他们的研究结果表明，纳米纤维网在微观层面上与鸟巢相似，是硫阴极的优良平台，因为它们吸引和捕获电池采用时产生的多硫化物。 通过将多硫化物保持在阴极结构中，可以防止阴极和电池内的阳极溶解在分离的电解质溶液中时发生的性能下降现象。 据kalra称，这种阴极设计不仅可以维持li-s电池的能量密度，而且可以在没有增加重量和生产价格的额外材料的情况下实现。

为了实现这些双重目标，这个小组仔细研究了多硫化物的反应机理和形成，更好地了解了电极本体材料是如何帮助它们控制的。

研究表明，阴极中的氧化钛和硫之间存在较强的路易斯酸-碱相互作用，防止多硫化物进入电解质是电池性能下降的首要原因。 arvinder singh先生说，博士，卡拉实验室的博士后，这篇论文的作者。

kalra表示，这意味着阴极的设计有助于维持li-s电池的能量密度，不需要追加重量和制造价格的材料。

在kalra之前采用纳米纤维电极的研究表明，这些与现有的电池模块相比具有很多特点。 因为它们的表面积比电流电极大，所以在充电中可以应对膨胀，可以提高电池的存储容量。 通过填充电解质凝胶，可以去除装置内的可燃性成分，将对泄漏、火灾、爆炸的敏感性降到最小。 它们是用静电纺丝技术制造的，看起来像是制作棉花糖。 也就是说，比标准的以粉末为基础的电极更有特点，这些电极需要使用绝缘性和性能恶化的粘合剂化学物质。

kalra的实验室为了改善电池性能，与制造无粘合剂、独立式阴极平台相结合，开发出了可以在短短5秒内将硫添加到基材中的快速硫堆积技术。 该计划消除了在轻微加压的140个环境中溶解硫磺使之成为纳米纤维垫——混合有毒化学物质耗时的解决需要，提高了阴极长期被采用后保持电荷的能力。

kalra表示，我们的li-s电极提供了正确的结构和化学性质，可以最大限度地减少电池循环中的容量衰减，这是li-s电池商业化的重要障碍。 根据我们的研究，这些电极的持续有效容量是现在锂离子电池的4倍。 我们新颖、低价的做法可以使阴极在几秒内硫化，消除了制造方面的重大障碍。

自2008年zephyr-6创纪录的飞行以来，许多企业已经投资开发li-s电池，希望增加电动汽车的范围，使移动设备在充电期间更长期持续，能源互联网能够应对风力和太阳能发电 kalra的工作目前为该电池技术提供了一条途径，可以摆脱阻碍其进展的一些障碍。

该集团继续开发其li-s阴极，目标是进一步改善循环寿命，减少多硫化物的形成，降低价值成本。

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