目前主宰全球電動車市場的鋰電池尚不能滿足消費者對于一次充電行駛300英里以上的要求。而鋰硫電池是實現(xiàn)這一目標(biāo)的優(yōu)良替代品，不過由于這種電池過快的老化速度使得其無法在車輛上應(yīng)用。
美國勞倫斯伯克利國家實驗室研究人員EltonCairns帶領(lǐng)團(tuán)隊制造的鋰硫石墨烯氧化物電池，已經(jīng)實現(xiàn)一次充電行駛300英里的目標(biāo)。該電池主要優(yōu)勢在于更高的比能量，相對于鋰電池的200W·h/kg，這種鋰硫電池可達(dá)400 W·h/kg，具有高倍率性能、更好的安全性和低成本。
鋰硫電池是以硫元素作為電池正極,金屬鋰作為負(fù)極的一種鋰電池，比容量高達(dá)1675mAh/g，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于商業(yè)上廣泛應(yīng)用的鈷酸鋰電池的容量。而且，硫是一種對環(huán)境友好的元素，對環(huán)境基本沒有污染，因此鋰硫電池是一種非常有前景的鋰電池。
鋰硫電池以硫為正極反應(yīng)物質(zhì)，以鋰為負(fù)極。放電時負(fù)極反應(yīng)為鋰失去電子變?yōu)殇囯x子，正極反應(yīng)為硫與鋰離子及電子反應(yīng)生成硫化物，正極和負(fù)極反應(yīng)的電勢差即為鋰硫電池所提供的放電電壓。在外加電壓作用下，鋰硫電池的正極和負(fù)極反應(yīng)逆向進(jìn)行，即為充電過程。
鋰硫電池的容量降低大部分歸因于中間反應(yīng)產(chǎn)物——多硫化鋰在電解液中的溶解。針對這一問題，Cairns采用一種三明治結(jié)構(gòu)，將硫電極夾在內(nèi)外兩層材料之間，內(nèi)層為石墨烯氧化物，外保護(hù)層為十六烷基三甲基溴化銨，以阻止多硫化物的形成。結(jié)合此前已有的一些概念，諸如離子液體電解液，以及彈性體苯乙烯-丁二烯橡膠/羧甲基纖維素粘合劑等，加上新電極的使用，可以進(jìn)一步降低硫的損耗。
通過這些方法，新的鋰硫電池在重復(fù)充電1500次后，只損失少量容量。Cairns的團(tuán)隊目前正在從商業(yè)化角度優(yōu)化電極，并評估材料成本以觀察其是否能夠面向市場推出。（中新網(wǎng)）