“石墨烯海绵有助于锂硫电池发挥新的潜力”

为了呼吁电力的未来，新的电池技术变得重要。 一个选择是锂硫电池，理论能量密度是锂离子电池的5倍以上。 瑞典查尔斯·姆斯理工大学的研究人员最近宣布了这种类型电池有希望的突破，在石墨烯海绵的帮助下采用了阴极电解液。

研究人员的新想法是由还原氧化石墨烯制成的多孔海绵状气凝胶，可以作为电池内的独立电极，可以更好、更高的利用硫。

从前传下来的电池由四部分组成。 首先，有两个涂布了活性物质的支撑电极，称为阳极和阴极。 它们之间是电解质，一般是液体，允许离子来往。 第四成分是隔膜，起到物理屏障的作用，防止两个电极之间的接触，允许离子移动。

研究人员以前曾试图将阴极和电解质合并为一种液体，即所谓的阴极电解液。 这个概念有助于减轻电池的重量，提供更快的充电和更好的电源能力。 目前，随着石墨烯气凝胶的迅速发展，这个概念已经可行并提供了非常有前景的结果。

使用标准的纽扣电池盒，研究人员首先插入薄的多孔石墨烯气凝胶。

请把气凝胶递给我。 这是一个长圆柱。 然后请切片。 就像萨拉米香肠一样。 你拿出那片，压缩它，适应电池。 物理系的carmen cavallo说。 查尔斯·莫斯和这项研究的首席研究员。 然后，向电池中添加含硫丰富溶液-阴极电解液-。 高孔的气凝胶作为支撑体，就像海绵一样吸收溶液。

石墨烯气凝胶的多孔结构很重要。 吸收大量阴极电解液，提供足够高的硫负荷，使阴极电解液的概念变得有价值。 这个半液体阴极电解液在这里很重要。 硫磺可以无任何损失地循环。 不会因为溶解而失去。 因为溶解在阴极液中。 卡门·卡拉说。

点阴极电解质溶液也适用于隔膜，发挥其电解质作用。 这也使电池的硫含量最大化了。

现在采用的大部分电池从手机到电动汽车都是锂离子电池。 但是，这种类型的电池已接近极限，因为这种新的化学成分对要求更高功率的APP应用很重要。 锂硫电池有几个优点，包括更高的能量密度。 目前市场上最好的锂离子电池是每公斤约300瓦，理论最大值约为350。 另外，锂硫电池的理论能量密度约为每公斤1000-1500瓦。

另外，硫磺价格便宜，高度丰富，环境友好。 锂离子电池还具有不需要含有任何对环境有害的氟的优点。 这在锂离子电池中很常见。 chalmers教授aleksandar matic说。 物理系负责这篇论文背后的研究小组。

一直以来，锂硫电池的问题是不稳定性的，因此导致了低循环寿命。 目前的版本迅速退化，寿命有限，循环次数不现实。 但是，在测试他们的新样机时，chalmers研究者说明了350个循环后的容量维持率为85%。

新的设计是不会使锂硫电池劣化的两个首要问题——一个是硫会溶解于电解质中同时消失，另一个是'； 穿梭效应'； 其中硫分子从阴极移动到阳极。 这样的设计可以大大减少这些不希望出现的问题。

阅读电源杂志上发表的复印件，独立的还原氧化石墨烯气凝胶被用作无氟li2s8阴极电解液li-s电池的支撑电极。

漫长的商业潜力之旅

然而，研究人员指出，离技术实现所有市场潜力还有很长的路要走。 aleksandar matic说，由于这些电池是用大部分普通电池的替代方法生产的，因此有必要开发新的制造工艺，以便能够在商业上实现。

本研究采用的chalmers实验室

研究人员在chalmers材料分解实验室( cmal )中研究了石墨烯气凝胶的结构。 cmal拥有先进的材料研究工具。 这个实验室正式属于物理系，但对大学、研究所、工业界的所有研究者开放。 本研究中的实验使用先进的高分辨率电子显微镜进行。

最近，进行了约6600万瑞典克朗的重大投资，将cmal进一步推向了材料研究的前沿。

投资包括购买单色和双重像差校正( cetcor图像和ascor探测器cs校正器) temjeolarm ) 200kv ) 40-200，场发射枪) feg )。 这是用这种新型显微镜发表的第一篇论文，用于研究气凝胶的结构。

新型显微镜的重量和成年大象一样多，将于5月15日在chalmers举行的仪式上正式完成。

knut和alice wallenberg基金会贡献了约一半的投资。

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