最新研究表明，未来电池的充放电次数至少会增加一倍 。
据外媒12月15日消息，澳大利亚阿德莱德大学的研究人员
据该大学能源与催化材料研究中心主任乔教授介绍，研究人员设计了一种全新的高效电极材料，用于催化电池反应，提高金属硫电池的耐用性 。
他说，金属硫电池具有成本低、能量密度高的特点，是下一代储能设备的主要选择之一 。 但这种电池的循环耐久性普遍较差，可充电次数有限 。 研究人员已经改善了这个问题，他们设计的新型硫金属电池可以充放电高达1万次 。
在相同重量下，金属硫电池储存的能量可以达到当前一代锂离子电池的两倍以上 。 其中，钠硫电池的成本比锂离子电池便宜数倍，使用的材料也很环保，有可能成为未来电动车、手机、笔记本电脑等电子产品的主流能源 。
随着能源转型的加速，未来对电池的需求将继续增加 。 该研究为开发新一代金属硫电池提供了新的可能性，有助于保证能源的安全性和可靠性，进一步降低能源成本 。
“这些基础研究进展将有助于提高高性能金属硫电池的合理设计，促进大规模储能技术的发展 。 ”乔张世预测，“在研究成果的支持下，金属硫电池有望在5-10年内成为储能行业可行的方法，无论是技术上还是经济上 。 ”
金属电池是一种以硫磺为正极，金属为负极的电池 。 钠硫电池是金属硫电池的一种，具有体积小、容量大、寿命长、效率高的特点 。 虽然在目前的技术水平下，钠硫电池的能量密度只能达到150-240瓦时/千克，但理论上钠硫电池的能量密度可以达到760瓦时/千克 。
根据新思杰产业研究中心公布的《2021-2025年金属硫电池行业深度市场调研及投资策略建议报告》，由于金属硫电池正极材料硫的理论比容量较高，正极材料需要采用同样的高容量金属，主要包括锂、钠、铝、镁等 。 电解质一般采用能很好溶解中间反应产物的醚类 。
目前对金属硫化物的电沉积和动力学机理的基础知识有限 。 金属硫化物在硫阴极的电沉积减轻了多硫化物的穿梭效应，从而在二次金属硫电池中获得高库仑效率 。 基于此，乔教授的研究团队以室温钠硫电池为模型体系，提出了一种Mo5N6正极材料，能够显著催化硫化钠(Na2S)的电沉积，提高钠硫电池的性能 。
文章插图
Mo5N6、MoN和Mo2N的原子和电子结构表征
与乔团队从正极材料的研究方向不同，美国的一个研究团队通过调整电解液的组成来提高钠硫电池的性能，可以在300次充放电后保持性能稳定 。
此前，美国科学家在《美国化学学会杂志》上发表论文，称研发出一种新型钠硫电池 。 通过调整电解液成分防止硫溶解，解决了钠电池普遍面临的穿梭和枝晶问题，电池寿命更长，安全性更高 。
研究人员解释说，在以前的钠硫电池电解液中，硫形成的中间化合物会溶解在电解液中，在电池中的两个电极之间穿梭，导致材料损失、组分降解和枝晶形成 。 而他们制备的新型电解液，使用惰性(非化学反应)溶剂稀释浓盐溶液，使电解液保持“半溶解”状态 。
研究负责人、德克萨斯大学奥斯汀分校材料研究所主任阿鲁姆甘曼蒂拉姆(arum Gan Mantilam)教授说：“钠和硫含量丰富，对环境无害，成本更低 。 钠硫电池可称为“一号电池”
而钠硫电池的主要材料钠和硫易得性更强，价格较低的同时也更环保 。 地球上钠元素的含量是锂元素的400多倍，且钠离子可以从海洋中提取 。 如果未来钠电池可以在一定程度上替代锂电池，那么电动汽车及其他电子产品的价格都会显著下降 。
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