與現(xiàn)有的鋰離子電池相比，以單質(zhì)硫為正極，金屬鋰為負極的鋰硫電池具有更高的能量密度、更低的原料成本、更好的環(huán)境親和性。但受限于循環(huán)壽命太短，鋰硫電池尚不能在大規(guī)模儲能和電動汽車領域得到實際應用。近日《美國科學院學報》在線發(fā)表文章稱，科學家將一種超薄超輕的表面復合膜刷涂到硫電極的表面，從而使鋰硫電池的使用壽命顯著提高。

論文第一作者，現(xiàn)北京化工大學理學院教授劉文接受記者采訪時表示，理論上鋰硫電池能夠?qū)崿F(xiàn)3倍于現(xiàn)有鋰離子電池的儲能密度，緩解電動汽車的“里程焦慮”。然而，硫電極的充放電中間產(chǎn)物會溶解到電解質(zhì)溶液中，造成硫的損失和副反應，導致鋰硫電極在使用幾周后就會失效。從上世紀60年代鋰硫電池問世到現(xiàn)在，科學家一直致力于提高硫電極的穩(wěn)定性。

劉文和耶魯大學化學系助理教授王海梁等開發(fā)出一種簡便易行的方法，即將含有特定官能團（酰胺）的樹枝狀高分子和石墨烯簡單混合，然后涂在硫電極的表面形成復合膜。通過表面復合膜的保護，鋰硫電池能夠?qū)崿F(xiàn)1000次以上的穩(wěn)定循環(huán)。通過該技術，有望制造出重量更輕、性能更好、價格更便宜的汽車電池，提高電動汽車的續(xù)航能力。

此外，研究團隊同時通過實驗和理論計算考察了復合膜和電池充放電中間產(chǎn)物的相互作用，確定了鋰硫電池中的化學固硫機制。與已有的研究報道相比，該復合膜在幾乎不增加額外體積或重量的基礎上，能有效提高鋰硫電池的循環(huán)性能，使鋰硫電池離實用更近了一步。