范德堡大学研发氯化物介导硫化学,提升锂硫电池容量
美国范德堡大学De-en Jiang教授团队联合研究人员开发出一种氯化物介导的硫化学体系,成功在可充电锂硫电池中实现每个硫原子转移三个电子而非传统的两个,显著提升了电池的能量密度与电压。
传统锂硫电池因工作电压较低、氧化还原反应缓慢以及多硫化物穿梭效应(可溶性硫化合物在电极间迁移导致能量损耗与自放电),其可用能量受到限制。常规化学体系中,硫主要在单质硫与硫化锂之间转换,每原子仅传递两个电子。理论上更高的氧化态虽能释放额外电荷与电压,但此前难以在可充电电池中可逆利用。
在新体系中,充电时硫化锂经单质硫被氧化至二硫二氯(S₂Cl₂),使硫达到+1氧化态。实验室测试显示,该机制使基于硫的比容量提升58%,平均工作电压从2.05伏升至2.54伏。此外,一款小型软包电池在完成100次充放电循环后,仍保持初始容量的78%。