據外媒報道，雖然鋰硫電池的能量密度可以讓智能手機續航5天或讓電動飛機飛行距離達到目前的兩倍，但其固有的不穩定性是其廣泛應用的關鍵障礙。對此，日本科學家提出了一個很有前途的解決方案–集成一種新型海綿材料從而使鋰硫電池原型能安全地承受數百次循環。
跟為現代社會提供大量能源的鋰離子電池相比，鋰硫電池更輕，每重量提供的能量高達5倍，尤其適合用於電動汽車。對於這些應用來說，能量密度是一個關鍵問題，因為電動汽車、卡車尤其是飛機的續航里程都受到它們所用的非常重的電池組所能容納能量的限制。
這項新研究的論文第一作者Hui Zhang博士指出：“鋰硫電池比市面上現有的鋰離子電池能儲存更多的能量。用數字來說，一輛使用鋰離子電池的電動汽車在需要充電前可平均行駛300公里。而得益於鋰硫電池能夠提供的更好的能量存儲，它應該有可能增加到500公里。”
雖然下一代鋰硫電池的潛力是顯而易見的，但研究其穩定性的科學家們一直在努力解決問題，因為穩定性可能會導致關鍵部件迅速惡化、設備迅速失效。這項新研究是由沖繩科學技術研究生院的材料科學家展開，他們的目標是聚硫化物–會顯著降低電池壽命–的形成。
在電池內部，鋰和硫之間的化學反應首先會產生鋰多硫化物，然後往往會迅速溶解成會帶來麻煩的多硫化物。在一個完美的鋰-硫電池中，多硫化物鋰需要儘快轉化為硫化鋰或過硫化鋰，而該團隊表示，他們已經開發出了一種可以加快進程的東西。
據了解，科學家們使用碳納米管創造了一個納米級多孔海綿並在其表面塗上氮化鈦和二氧化鈦，這提供了一些有用的特性。氮化鈦有助於加速多硫化物鋰向成品的轉化，而二氧化鈦則吸收在此過程中產生的任何多餘的多硫化物。
這項研究的論文第二作者Luis Ono博士表示：“通過利用這兩種材料，我們開發了一種成本低且易於應用的混合材料。我們發現，它在改善電池性能方面有着出色的能力。”
跟不使用混合海綿材料的電池相比，該電池表現出了更好的性能且充電時間更短、充電間隔時間更長–這一切要得益於其高比容量，而更重要的是，更長的整體壽命–它能承受200次的循環且不會發生效率損失。
“我們將繼續進一步優化材料以提高性能，”該研究的資深作者Yabing Qi說道，“有許多聰明的頭腦在研究鋰硫電池，這是一項非常有前途和令人興奮的技術。”