6月12日,在德累斯頓舉辦的第九屆國際納米技術研討會上,德國弗勞恩霍夫材料與射線技術研究所(IWS)展示了他們研發的基于碳納米管的含硫電極材料。該材料被應用在鋰硫電池中,可以獲得高達900毫安時/克的質量比容量。
越來越多的移動應用促使電能儲存成為當今的一項關鍵技術,而大多數應用的瓶頸是電池系統的能量密度,它在很大程度上決定了充電后的使用時間。為了顯著改進現有電池系統的性能,科學家們不斷進行電極材料的研發。這其中,硫被視為一種非常有潛力的材料。硫的理論比容量超過1600毫安時/克。
用硫做電池的陰極比以前使用的電極有明顯的優點:一方面是通過高的含硫量獲得更高的能量密度。另一方面,硫是一種廉價、無毒、儲量豐富的資源。但是,硫導電性很低,它必須被放置在導電的凹模中,并盡可能在納米尺度上接觸,才可以在電化學中使用。
IWS的科學家利用碳納米管巨大的比表面積和良好的導電性等特性,采用特殊的生產工藝造出了基于碳納米管的含硫電極。他們用一種簡單的涂層方法,使垂直排列的碳納米管直接在金屬基板,如鋁、鎳、不銹鋼上面成長,然后將硫滲透進這種結構中,形成所謂的硫納米森林,在完全不加粘合劑或其他添加劑的情況下得到了穩定而且結構緊湊的電極。
IWS與合作伙伴弗勞恩霍夫化工技術研究所(ICT)和德國基爾大學合作,將這些材料應用在鋰硫電池中,進一步測試其性能。目前的結果表明,滲入適當的硫以后,新材料可以得到特別高的電池容量,基于硫的質量計算能達到創紀錄的1300毫安時/克。而根據硫碳復合材料的質量計算也能達到900毫安時/克,遠高于其他含有粘結劑的電極。
總編輯圈點:
智能手機催火了整個市場。面對智能手機這樣的“電老虎”,手機電池的性能也越來越多地受到關注。針對這一現實,為在市場競爭中搶得先機,很多商家竟然在電池的標稱容量上做起了文章,而更讓人詫異的是,有業內人士稱,全部電池的標稱容量都要大于實際容量,只是差距多少的問題。而文中提到的新技術,著實讓沉悶的電池市場為之一振。唯愿這不會成為“容量虛標”的變種,亦或遙不可及的空中樓閣。
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