充一次电跑4000公里，续航暴增10倍？科学家发现锂硫电池命门

近日，加拿大科学家们发现，通过正确设计全固态锂硫电池，理论上可将其比能量提高到2600Wh/kg，是传统锂离子电池的10倍以上，这意味着像特斯拉model3这样的电动车，充一次电就可以跑4000公里以上，而且固态电池还非常安全，以后谁还会不喜欢电动车呢？

这项研究来自加拿大西安大略大学贾斯汀·金及其同事，他们利用X射线吸收光谱和飞行时间二次离子质谱等技术，发现全固态锂硫电池的放电产物并非仅由Li2S组成，而是由Li2S和Li2S2的混合物组成。这与传统的液态锂硫电池不同，后者的放电产物主要是Li2S。

研究人员发现，这种混合物的比例会随着放电过程中的电势变化而变化，其中Li2S2在较高的电势下更容易形成，而Li2S在较低的电势下更容易形成。研究人员认为，Li2S2相比于Li2S具有更高的活性和可逆性，因此可以提高电池的容量和循环寿命。

研究人员因此设计了一种综合策略，可以通过以下方式实现高性能全固态锂硫电池：

1、操纵较低电势诱导以Li2S2为主的最终放电产物；

2、掺入微量的固态催化剂（LiI）促进Li2S2/Li2S的电化学氧化。

为了检验他们的结论，研究人员制备了硫复合电极并进行了测试，结果表明用这种方法制备的具有Li-In合金负极的全固态电池，在25°C、2.0A/g下可提供979.6mAh/g的可逆容量，循环1500次而不会出现明显的衰减。

这是一个什么概念呢？金表示，这种电池能够存储的能量是传统锂离子电池的10倍，而且硫是一种极为便宜、容易获取、更环保的材料，这意味着电动汽车的购买成本和使用成本都将更低，并且提供更高的安全性。

可以对比的是，目前典型的锂离子电池，其能量密度大约在200~260Wh/kg之间，远低于全固态锂硫电池2600Wh/kg的能量密度；而典型锂离子电池的循环寿命在500~1000次之间，也低于全固态锂硫电池1500次以上的循环寿命。所以，全固态锂硫电池是一种前景美好的新型电池技术吗？

目前来说，这种电池还面临着一些技术挑战，包括锂金属负极的体积变化、硫正极的活性物质溶解和固态电解质的离子导率等，必须解决这些问题，才能提高全固态锂硫电池的性能和稳定性。

研究人员认为，这种电池有可能在未来5到10年内进入到我们的日常生活中，尤其在电动航空市场具有广阔的前景，帮助我们减轻气候变暖的影响。

这项研究发表在10月12日《自然通讯》杂志上。

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