为了优化电池，研究人员创造了一种可以加快反应过程并吸收不需要的多硫化物的结构。他们使用了一个碳纳米管框架，并在上面涂了一层氮化钛。氮化钛作为吸收过程中产生的多硫化物的材料，而二氧化钛则加速了多硫化物锂向最终产品Li2S2或Li2S的转化。信用:自然通信(已修改)。可充电电池是以可持续方式满足世界日益增长的能源需求的必需品，但并非所有电池都是平等的。冲绳科学技术研究生院能源材料和表面科学部的研究人员致力于优化这种能源的一个有希望的候选者——锂硫电池。这项研究发表在《自然通讯》上。这项研究的第一作者张卉博士说:“锂硫电池比已经商业化的锂离子电池能储存更多的能量。“从数量上来说，一辆使用锂离子电池的电动汽车在需要充电之前平均可以行驶300公里。有了锂硫电池提供的改进的能量储存，应该有可能将其扩展到500公里。”
阻止锂硫电池商业化的主要挑战是中间产品容易溶解。在电池的制造过程中，硫会与锂反应生成产品。这有两个阶段。在第一阶段，产物将是多硫化锂，其可以容易地溶解成多硫化物。如果发生这种情况，多硫化物将损害电池的性能，导致其寿命大大缩短。为了优化电池，多硫化锂需要尽快转化为最终产品Li2S2或Li2S。为了做到这一点，研究人员使用了两种不同的材料——二氧化钛和氮化钛，二氧化钛吸收不需要的多硫化物，氮化钛加速了这一过程。
“使用这两种材料，我们开发了一种低成本且易于应用的混合材料，”这项研究的第二作者Luis Ono博士说。“我们发现它具有出色的提高电池性能的能力。”
这些材料非常敏感。为了最大限度地提高电池的效率，研究人员在纳米尺度上工作。他们发现10纳米的氮化钛和5纳米的二氧化钛创造了最有效的产品。随着多硫化物的吸收和整个过程的加速，电池的性能得到了很大的改善。这意味着更短的充电时间、更长的充电间隔和更长的整体寿命。为了证实这一点，研究人员将电池运行了200个循环，发现其效率几乎相同。
“我们将继续进一步优化材料，以提高性能，”该研究的资深作者、OIST能源材料和表面科学部门负责人齐亚兵教授说。“有很多聪明的人在研究锂硫电池，这是一项非常有前途和令人兴奋的技术。”
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