借助超薄纳米材料 锂硫电池技术取得突破

加拿大滑铁卢大学的科学家最近宣布在锂硫（Li-S）电池技术方面取得重大突破。在超薄纳米材料的帮助下，他们开发了一种更耐用的硫阴极。这项技术有望生产出重量更轻、性能更好、价格更低的电动汽车电池。相关论文发表在最近出版的《自然通讯》杂志上。

这种新材料由滑铁卢大学化学教授Linda Nazar及其研究团队发现，可以保持硫阴极的稳定性，克服目前锂硫电池制造中的主要障碍。理论上，同等重量的锂硫电池不仅可以为电动汽车提供目前普通锂离子电池三倍的电池寿命，而且比锂离子电池更便宜。Nazar教授同时也是加拿大固态能源材料研究中心的主任，他说这是一个重大进展，高性能锂硫电池指日可待。

Nazar团队对锂硫电池技术的研究于2009年首次为人所知。当时，他们在《自然》杂志上发表了一篇论文，证明了纳米材料锂硫电池的可行性。从理论上讲，与目前用于锂离子电池的锂钴氧化物相比，硫作为正极材料更具竞争力。因为硫磺原料丰富、重量轻、价格便宜。不幸的是，由硫制成的阴极在几周后就会耗尽，这将导致电池的故障。

Nazar的团队最初认为多孔碳或石墨烯可以通过捕获来稳定多硫化物。但一个意想不到的转折点是，事实并非如此。最终的答案既不是多孔碳也不是多孔石墨烯，而是金属氧化物。

他们对金属氧化物的初步研究于去年8月发表在《自然通讯》杂志上。尽管此后研究人员发现二氧化锰纳米片比二氧化钛具有更好的性能，但新论文主要阐述了它们的工作机理。

Nazar说：“在开发新材料之前，你必须关注这一现象，并找出其运行机制。”研究人员发现，超薄二氧化锰纳米片表面的化学活性可以很好地固定硫阴极，最终制成了一种可循环2000多次的高性能阴极材料。

根据研究人员的说法，这种材料表面的化学反应与1845年德国硫化黄金时代发现的Vulcan Radell溶液中的化学反应相似。Nazar说：“具有讽刺意味的是，现在很少有科学家研究甚至教授硫化。所以我们必须寻找很久以前的文献来了解这项可能从根本上改变我们未来的技术。”

该论文的第一作者、滑铁卢大学博士后肖亮以及研究生康纳·哈特和庞泉也发现，氧化石墨烯似乎也有类似的工作机制。他们目前正在研究其他氧化物，以确定最有效的固硫材料。

据悉，Nazar教授将在美国科学促进会（AAAS）年会上对这项锂硫电池技术进行更详细的介绍。加拿大滑铁卢大学的科学家最近宣布在锂硫（Li-S）电池技术方面取得重大突破。在超薄纳米材料的帮助下，他们开发了一种更耐用的硫阴极。这项技术有望生产出重量更轻、性能更好、价格更低的电动汽车电池。相关论文发表在最近出版的《自然通讯》杂志上。

这种新材料由滑铁卢大学化学教授Linda Nazar及其研究团队发现，可以保持硫阴极的稳定性，克服目前锂硫电池制造中的主要障碍。理论上，同等重量的锂硫电池不仅可以为电动汽车提供目前普通锂离子电池三倍的电池寿命，而且比锂离子电池更便宜。Nazar教授同时也是加拿大固态能源材料研究中心的主任，他说这是一个重大进展，高性能锂硫电池指日可待。

Nazar团队对锂硫电池技术的研究于2009年首次为人所知。当时，他们在《自然》杂志上发表了一篇论文，证明了锂硫的可行性……

用纳米材料制成的ttery。从理论上讲，与目前用于锂离子电池的锂钴氧化物相比，硫作为正极材料更具竞争力。因为硫磺原料丰富、重量轻、价格便宜。不幸的是，由硫制成的阴极在几周后就会耗尽，这将导致电池的故障。

Nazar的团队最初认为多孔碳或石墨烯可以通过捕获来稳定多硫化物。但一个意想不到的转折点是，事实并非如此。最终的答案既不是多孔碳也不是多孔石墨烯，而是金属氧化物。

他们对金属氧化物的初步研究于去年8月发表在《自然通讯》杂志上。尽管此后研究人员发现二氧化锰纳米片比二氧化钛具有更好的性能，但新论文主要阐述了它们的工作机理。

Nazar说：“在开发新材料之前，你必须关注这一现象，并找出其运行机制。”研究人员发现，超薄二氧化锰纳米片表面的化学活性可以很好地固定硫阴极，最终制成了一种可循环2000多次的高性能阴极材料。

根据研究人员的说法，这种材料表面的化学反应与1845年德国硫化黄金时代发现的Vulcan Radell溶液中的化学反应相似。Nazar说：“具有讽刺意味的是，现在很少有科学家研究甚至教授硫化。所以我们必须寻找很久以前的文献来了解这项可能从根本上改变我们未来的技术。”

该论文的第一作者、滑铁卢大学博士后肖亮以及研究生康纳·哈特和庞泉也发现，氧化石墨烯似乎也有类似的工作机制。他们目前正在研究其他氧化物，以确定最有效的固硫材料。

据悉，Nazar教授将在美国科学促进会（AAAS）年会上对这项锂硫电池技术进行更详细的介绍。

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