超持久電池不是夢? 日大學以納米海綿延長鋰硫電池壽命

鋰硫電池儲電容量大,且成本低廉,但穩定性不足卻成為電池難以打入市場的絆腳石。最近日本沖繩科學技術大學院大學(OIST)研究團隊,利用新型海綿材料,讓鋰硫電池充放電循環破數百次,向超持久電池邁出一大步。

與常見的鋰離子電池相比,鋰硫電池更輕、重量能量密度為 5 倍之多。在相同體積或重量下,能量密度愈高可以提供愈多的電力,因此這種電池適合用於電動車、電動飛機等。團隊成員 Hui Zhang 表示,鋰硫電池可以儲存更多電力。據資料顯示,使用鋰離子電池的電動車平均續航里程為 300 公里,若採用鋰硫電池,平均續航里程則可提升至 500 公里。

雖然鋰硫電池有相當多的優勢,但現階段需要解決電池穩定性的問題。在鋰硫電池充放電過程中,所產生的多硫化鋰(Lithium Polysulfide)會迅速溶解,變成多硫化物(Polysulfide)。

為了解決此情況,團隊研發出一種納米級多孔海綿,並在海綿塗上氮化鈦(Titanium Nitride)和二氧化鈦(Titanium Dioxide)。氮化鈦可以加速把多硫化鋰轉化成硫化鋰,而二氧化鈦則能吸收多餘的多硫化物。實驗結果顯示,與一般的鋰硫電池相比,新型鋰硫電池的性能更好,縮短充電時間、提高續航力,而且在 200 次充放電循環後也未有出現效率耗損。

雖然新型電池距離商業化仍有一段距離,但團隊成員Luis Ono 表示,目前已經成功開發出低成本且可應用的混合材料,以改善電池的性能。