锂硫电池技术取得突破 可大幅提高电动汽车续航里程

盖世汽车讯 如今，道路上行驶的电动汽车数量比以往任何时候都多。但最近的一项全球调查发现，一些电动汽车车主（美国约占46%）考虑换回汽油车。首要原因是：充电。虽然平均续航里程随着时间的推移稳步增加，但驾驶员的期望仍然超出了当前锂离子电池的续航能力。

图片来源：佛罗里达国际大学

据外媒报道，佛罗里达国际大学（Florida International University）的研究人员在下一代电池技术方面取得了突破，该技术被称为“超越锂离子（beyond lithium-ion）”，使未来拥有电动汽车可能会变得更加方便。

“我们八年前就开始研究这些下一代电池化学成分。第一个充电周期非常棒。到了第20个周期，它就变成了一块无用的金属块，”工程与计算学院副教授Bilal El-Zahab说道。“我们必须成为电池密语者来解决这些问题，所以能走到这一步真的很令人兴奋。”

El-Zahab和他在FIU电池研究实验室的团队专注于锂硫电池。这是一种超越锂离子的技术，也是最有前途的锂离子替代品之一。

这是一种超越锂离子的技术，也是最有前途的锂离子替代品之一，既轻便，又便宜，而且能量密度极高（意味着可以携带更多电量）。这使得电动汽车可以行驶得更远，笔记本电脑、智能手机和其他设备的运行时间可以延长一倍。

但其也存在缺点，即使电池使用寿命更长的锂硫化学成分最终会削弱电池的寿命，使其在循环50次左右后就无法使用。

经过多年的测试，El-Zahab的团队发现了一种延长锂硫电池寿命的解决方案。只需在混合物中加入少量金属即可。铂可以稳定电池性能，提高存储容量，使其更接近商业可行性。相关研究论文最近发表在《Energy & Environmental Materials》期刊。

“经过500次充电循环后，我们的电池保持率达到92%，这意味着电池几乎和新的一样好，”El-Zahab实验室的FIU博士后研究员、这项研究的第一作者Aqsa Nazir表示。“它还表明，我们最大限度地减少了损害整体性能的负面反应，从而使这种电池达到了商业水平。”

所有电池的工作原理都相当简单：离子从电池的一侧移动到另一侧，来回移动，具体取决于它是在充电还是在释放能量。然而，这个过程对于锂硫电池来说有点复杂，因为这种电池的一侧由锂制成，另一侧由硫制成。

当携带电荷的锂离子到达硫侧时，锂和硫之间会发生化学反应，从而形成含锂的硫化合物，称为多硫化物，然后在充电过程中被带到锂侧。

随着时间的推移，锂侧会长出苔藓，从而降低能源效率并最终导致电池性能下降。

为了抵消这种有害的化学反应，研究人员在电池的硫侧添加了微小的铂纳米颗粒。就像安全人员指挥交通以防止事故或拥堵一样，铂在分子水平上引导锂，确保其保持平稳流动。只需要极少量（约占电池总量的0.02%）就能产生效果。

El-Zahab表示：“在电池中添加铂纳米颗粒就像在食物中添加少量盐：少量的盐就能产生巨大的影响。”