澳大利亚科学家开展的一项新研究表明,下一代锂硫电池有望在5分钟内完成充电,而不像目前这样需要数小时。这一突破有可能彻底改变储能技术,推动高性能电池系统的发展,为消费电子产品和电网应用储能系统提供性能更好的电力解决方案。相关论文发表于最新出版的《自然·纳米技术》杂志。

阿德莱德大学团队研究了硫还原反应(SRR),这是控制锂电池充放电速率的关键过程。他们对SRR过程中各种碳基过渡金属电催化剂,包括铁、钴、镍、铜、锌等开展了深入分析。结果显示,SRR反应的速率随着多硫化物浓度的升高而增加,因为多硫化物在SRR过程中起反应中间体的作用。

团队在此基础上设计了一种纳米复合电催化剂,包括碳材料和钴锌(CoZn)团簇。研究表明,将电催化剂CoZn用于锂硫电池时,所得电池的功率重量比高达26120瓦/公斤。这表明,未来的锂硫电池能在不到5分钟的时间完全充电/放电。

高功率锂硫电池可用于为手机、笔记本电脑和电动汽车提供电力,但目前最先进的锂硫电池存在充放电速率低的问题,完成一次充电可能需要数小时。最新研究是首个解决锂硫电池充/放电速率慢问题的综合方法,有可能彻底改变储能技术,推动高性能电池系统的发展。