日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所(簡(jiǎn)稱產(chǎn)綜研)2016年6月28日宣布，與筑波大學(xué)共同開(kāi)發(fā)出了一種鋰硫電池，通過(guò)采用金屬有機(jī)骨架作為電池隔膜，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)期穩(wěn)定的充放電循環(huán)特性。據(jù)介紹，在1C的電流密度(恒流放電1小時(shí)后結(jié)束放電時(shí)的電流值)下進(jìn)行1500次循環(huán)測(cè)試之后，這種鋰硫電池仍可保持高達(dá)900mAh/g的充電容量。

　　采用硫作為鋰電池正極的鋰硫電池具有正極容量高(理論值為1675mAh/g)的特點(diǎn)，作為新一代蓄電池備受期待。但這種電池存在的問(wèn)題是，放電反應(yīng)的中間產(chǎn)物——多硫化鋰容易溶解于電解液，因此，隨著充放電循環(huán)的進(jìn)行，溶解的多硫化物離子會(huì)在正極和負(fù)極之間引發(fā)氧化還原反應(yīng)(穿梭效應(yīng))，反復(fù)發(fā)生這種反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致電池容量劣化。

　　此次，研究人員并沒(méi)有采取措施防止多硫化物的溶解，而是采用以前經(jīng)常用于氣體分子的吸附與分離的“分子篩”——金屬有機(jī)骨架來(lái)限制多硫化物向負(fù)極移動(dòng)。金屬有機(jī)骨架具有亞納米到幾納米、尺寸固定的三維微孔。

　　隔膜材料選用了微孔尺寸不能讓多硫化離子通過(guò)卻可以讓鋰離子通過(guò)的金屬有機(jī)骨架。并通過(guò)將其混入氧化石墨烯層，合成了具有柔軟性的復(fù)合金屬有機(jī)骨架膜。因?yàn)槭蔷w，因此金屬有機(jī)骨架具有容易破碎的缺點(diǎn)。

　　研究人員發(fā)現(xiàn)，將復(fù)合金屬有機(jī)骨架膜用作鋰硫黃電池隔膜時(shí)，可以抑制被視為問(wèn)題的穿梭效應(yīng)，從而能夠防止充放電容量減少和循環(huán)特性降低。在室溫下反復(fù)進(jìn)行1500次充放電之后，從放電容量和庫(kù)侖效率來(lái)看，除了為執(zhí)行初始活化而實(shí)施的約100次充放電之外，100～1500次的放電容量幾乎沒(méi)有劣化，顯示出了良好的循環(huán)特性。

　　產(chǎn)綜研今后的目標(biāo)是，以實(shí)用化為目標(biāo)，開(kāi)發(fā)性能出色的鋰硫電池。此次的研究成果已于6月27日(英國(guó)時(shí)間)刊登在英國(guó)學(xué)術(shù)期刊《自然-能源》(NatureEnergy)的網(wǎng)絡(luò)版。