基于金属二硫化钼纳米片的高性能锂硫电池

为了减少碳排放并满足电子行业不断增长的需求，科学家们需要开发更耐用、更可持续并能储存更多能量的替代电池技术。近年来，他们一直在尝试使用不同的材料组合开发替代电池技术。

迄今为止，已证明最有前途的电池技术包括锂硫(Li-S)电池，它包含硫阴极和锂金属阳极。这些电池可以克服与锂离子电池(LiB)中的转换反应相关的一些限制，最终实现更高的能量密度。

尽管它们可能具有优势，但迄今为止推出的许多Li-S电池设计都没有达到预期的效果。这样做的一个原因是电池中的硫需要加载到导电主体上，该主体通常基于不易被电解质润湿的材料(例如，大多数碳)。这会削弱锂离子在电池中的扩散，从而降低其整体容量和性能。

剑桥大学和法拉第研究所的研究人员最近使用锂化金属1T相二硫化钼(LixMoS2)纳米片开发了高性能锂硫电池。发表在《自然能源》杂志上的一篇论文概述了他们的设计，为创造可以储存更多能量的下一代电池解决方案提供了巨大希望。

“我们最近的论文是关于一种用于锂硫电池的新材料，它可以带来更高的能量密度，”进行这项研究的研究人员之一李庄南告诉TechXplore。“它基于二维材料的金属相，我们的研究小组已经研究了10多年。”

李和他的同事介绍的电池设计建立在剑桥大学研究人员之前的努力之上。更具体地说，该团队开发了基于LixMoS2纳米片的极具前景的电极，以制造具有许多有利特性和特性的Li-S电池。

“我们设计的重点是在保持电池正常运行的同时使用最少量的电解液，”李解释道。“这要求硫主体材料具有高导电性、密度、润湿性、吸附极性和催化活性等特性。”

研究人员发现，他们的锂化纳米片显着改善了多硫化锂的吸收，同时也增强了锂离子的传输，加速了电化学反应并提高了电催化活性，这支持了锂硫电池中多硫化物的转化。这些优势相结合，产生了441Whkg-1和735Whl-1的显着能量密度，使电池在200次操作循环后仍能保持85.2%的容量。

“在这项工作中展示的高能和长寿命锂硫电池具有创造下一代储能设备的巨大潜力，”李补充说。“我们现在计划提供更多基础知识并将其转化为商业上可行的电池技术。”

在最初的试验中，这组研究人员推出的新型锂硫电池设计取得了非常有希望的结果，表明它可以帮助实现更好的性能和更高的能量密度。李和他的同事们现在正在进行进一步的评估，并探索他们的技术可能的商业化。