锂硫电池在作为电动车和其他设备的下一个主要可再生能源解决方案方面一直未能达到其潜力。然而，南方卫理公会大学（SMU）的研究人员发现了一种方法，可以延长这些电池的使用寿命，同时与当前的可再生选择相比提高其能量容量。
锂硫电池在实现其作为电动汽车和各种设备领先可再生电池类型的预期角色方面一直面临挑战。然而，南方卫理公会大学的机械工程师王东海及其团队开发了一种技术，增强了这些锂硫电池的使用寿命和能量水平，超出了其他可再生电池所看到的。
研究小组成功解决了一个被称为多硫化物溶解的问题，该问题随着时间推移而发生，导致锂硫电池的使用寿命缩短。
王表示：“这一重大进展可能导致电池寿命更长且更具韧性。”他是布朗基金会机械工程主席，南方卫理公会大学莱尔学院的教授。他的研究强调创造和合成纳米结构材料和能源存储技术，包括锂离子和新兴电池技术。
最近发表在《自然可持续性》上的一项研究表明，该团队创新的混合聚合物网络阴极使锂硫电池的容量超过900 mAh/g（每克毫安时），而锂离子电池的典型范围为150-250 mAh/g。这代表了可以存储的电能量的显著增加。
王表示：“此外，它展示了卓越的循环稳定性，超过了标准锂硫电池。”
循环容量指的是电池在容量显著下降之前能够充电和放电的次数。更高的循环容量意味着电池具有更长的使用寿命。
王与宾州州立大学、太平洋西北国家实验室、布鲁克海文国家实验室、伊利诺伊大学芝加哥分校和阿贡国家实验室的研究人员合作，优化了阴极设计。
一种可负担的解决方案，具有更高的能量输出
锂硫电池的吸引力在于它们的性价比和与传统锂离子可充电电池相比的增强能量容量。
尽管有这种前景，但一个主要挑战仍然存在。
王说：“多年来，电池行业一直在努力解决多硫化物溶解的不利影响。”
所有电池由正极和负极组成。在电池内部，这些电极之间发生的化学反应产生电力或电流。
在锂硫电池中，有一个富含硫的正极称为阴极，配对一个称为负极的锂金属电极。位于这些组件之间的电解质促进离子在电池两端之间的移动。
然而，硫并不是理想的电极材料。
当锂离子与阴极的硫原子结合时，它们会生成可溶性多硫化物，这些多硫化物迁移到电解质中，导致阴极的恶化，并减弱电池承受多次充电周期的能力。这个过程被称为多硫化物溶解。
王和他的团队通过开发混合聚合物网络阴极解决了这个问题。
王解释说：“我们的阴极采用多种硫结合束、原子吸附以及在分子尺度上快速的锂离子/电子传输。这种协同作用使无结合硫物种能够进行实时重新结合和吸附，有效消除可溶性多硫化物，并增强电池的循环寿命。”
