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蓋世汽車訊 據(jù)外媒報道，韓國大邱慶北科學(xué)技術(shù)院（DGIST）的研究團隊開發(fā)了一種技術(shù)，通過在二氧化硅中加載硫（一種活性材料）來制備多孔二氧化硅中間層。在下一代鋰硫電池的研發(fā)和商業(yè)化進程中，這種新方法或?qū)⑵鸬疥P(guān)鍵作用。

比起傳統(tǒng)鋰離子電池，采用硫正極材料的鋰硫電池的能量密度要高出數(shù)倍，更適合電動汽車、無人機等高能量設(shè)備。此外，由于硫的成本低、儲量豐富、而且無毒，鋰硫電池方面的研究非常廣泛。

然而，作為產(chǎn)生電能的活性元素，硫的導(dǎo)電性很低。在電池充放電過程中，所產(chǎn)生的多硫化物向電池負極擴散，與鋰發(fā)生反應(yīng)而導(dǎo)致硫損耗。這會使電池的容量和壽命大幅下降。這一問題現(xiàn)已得到改善，在硫電極和中間的隔板之間插入新層體，可以吸收多硫化物并阻止其擴散。

目前，使用導(dǎo)電碳層間技術(shù)，可以賦予硫電極導(dǎo)電性，提高鋰硫電池的容量和壽命。但是，因為硫與極性多硫化鋰的親和力較低，無法阻止硫擴散。另一方面，采用極性氧化物作為中間層材料，硫會與多硫化鋰發(fā)生強相互作用，從而抑制硫損耗。然而，由于硫的導(dǎo)電性較低，無法得到充分利用。此外，以往研究的各種層間材料，由于厚度和氧化還原活性較低，達不到所需的能量密度和循環(huán)壽命，難以實現(xiàn)商業(yè)化。

為了解決這些問題，該團隊首先合成了板狀多孔二氧化硅，然后在二氧化硅中添加硫，從而獲得一種具有氧化還原活性的新多孔二氧化硅/硫中間層。由于單位電芯面積容量中的硫誘導(dǎo)提升，預(yù)計這種鋰硫電池的容量和壽命效率將得到充分提升。因為中間層中額外加載的硫，也可以作為有效的多硫化鋰吸附位點。

為了探討這一理論，研究人員將二氧化硅/硫中間層應(yīng)用于鋰硫電池，并對其進行700次充放電。結(jié)果表明，經(jīng)過700次充放電循環(huán)后，多孔二氧化硅/硫中間層的長期穩(wěn)定性，遠高于傳統(tǒng)的多孔碳/硫中間層。值得一提的是，即使在硫含量達到10 mg/cm2、低電解質(zhì)/硫比例（E/S）濃度為4的情況下，這種電池仍表現(xiàn)出高容量和耐用、持久的性能。因此，有望在不久的將來投入實際應(yīng)用。

該校能源科學(xué)與工程系的Jong-Sung Yu教授表示：“這項研究首次發(fā)現(xiàn)，可以將硫加載到多孔二氧化硅材料的孔隙中，作為鋰硫電池的中間層材料，從而提高鋰硫電池的容量和壽命。在開發(fā)下一代高能、長壽命鋰硫電池的進程中，這是一個新的里程碑。”

這項研究是與阿貢國家實驗室的團隊合作進行的。

原標題： DGIST開發(fā)多孔二氧化硅中間層 可用于鋰硫電池