作者:DGIST(大邱庆邦科技学院) 二氧化硅是最丰富的金属氧化物之一，成本低，易于加工，有可能成为下一代可充电电池的关键成分
信用:DGIST 在过去的几十年里，移动技术、可穿戴电子设备和各种便携式设备的使用大幅增加，这促使世界各地的科学家寻求可充电电池的下一个突破
锂硫电池(LSB)——由浸没在液体电解质中的硫基阴极和锂阳极组成——是替代普遍存在的锂离子电池的有前途的候选电池，因为它们成本低、无毒且硫含量丰富
然而，在电池中使用硫很棘手，原因有二
首先，在“放电”循环期间，可溶性多硫化锂(LiPS)在阴极形成，扩散到电解质中，并容易到达阳极，在那里它们逐渐降低电池的容量
其次，硫是不导电的
因此，需要导电的多孔主体材料来容纳硫并同时在阴极捕获LiPS
在最近的过去，碳基主体结构因其导电性而被探索
然而，碳基宿主不能捕获LiPS
在最近发表在《高级能源材料》杂志上的一项研究中，大邱庆邦科技学院的科学家提出了一种新的主体结构，叫做“片状有序介孔二氧化硅(pOMS)”
“他们选择的不同寻常之处在于，二氧化硅这种低成本的金属氧化物实际上是不导电的
然而，二氧化硅的极性很高，会吸引其他极性分子，如LiPS
当导电碳基试剂应用于聚甲醛结构时，结构孔隙中的初始固体硫溶解到电解质中，然后从电解质中向导电碳基试剂扩散，被还原生成LiPS
以这种方式，硫有效地参与了必要的电化学反应，尽管二氧化硅不导电
与此同时，质子交换膜的极性确保了锂保持靠近阴极，远离阳极
科学家们还构建了一个类似的非极性、高导电性的传统多孔碳主体结构，与聚甲醛结构进行对比实验
领导这项研究的俞钟松教授说:“带有碳基质的电池显示出很高的初始容量，由于非极性碳和LiPS之间的弱相互作用，这种容量很快就会下降
在连续循环过程中，二氧化硅结构明显保留了更多的硫；这导致高达2000次循环的更大容量保持和稳定性
" 然而，考虑到所有这些，也许从这项研究中得出的最重要的见解是，LSB的宿主结构不需要像以前认为的那样具有导电性
于教授表示:“我们的结果令人惊讶，因为没有人会想到不导电的二氧化硅可能是一种高效的硫主体，甚至比最先进的碳主体表现更好
“这项研究拓宽了低硫电池主体材料的选择，并可能导致实现下一代硫电池的范式转变
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