二氧化硅被科学家发现可作为电池原料

人类在进步，从来就没有停止步伐，学习技高速运用的这几十年产生了好多新的电子产品，其中电池作为驱 动的硬件，科学家一直在研究，什么材料长时间的运用时电池上，让它时效更长，更加环保安全，近日有科 学家发了二氧化硅这种材料可以运用于电池的研发上，二氧化硅是一种自然界当中储量多的一种原材料，很 多地方也可以提取，作为永久性作为原料是可行的，是安的当下移动技术、可穿戴电子产品和各种便携式设备的使用量急剧增加，促使全世界的科学家们寻求可充电电 池的下一个突破。锂硫电池（LSBs）是由浸没在液态电解液中的硫基正极和锂阳极组成的，因其成本低、无 毒且富含硫的特性，有望取代无处不在的锂离子电池。然而，鉴于如下两个原因，在电池中使用硫是存在一定挑战的的。首先，在 “放电 “循环过程中，可溶性锂 多硫化物（LiPS）在正极形成，扩散到电解液中，很容易到达阳极，在那里它们会逐渐降低电池的容量。其 次，硫是不导电的。因此，需要一种导电、多孔的主体材料来容纳硫，同时在阴极捕获LiPS。近来，由于碳 基主体结构具有导电性，因此人们对碳基主体结构进行了探索。然而，碳基主体不能捕集LiPS。在最近发表在《Advanced Energy Materials》杂志上的一项研究中，来自大邱庆北科学技术研究所的科学家 们提出了一种名为 “板状有序介孔二氧化硅(pOMS) “的新型主体结构。他们选择的不寻常之处在于，二氧化
硅这种低成本的金属氧化物实际上是不导电的。然而，二氧化硅具有很强的极性，会吸引其他极性分子，如 LiPS等。在向pOMS结构施加导电碳基剂后，结构孔隙中的初始固体硫会溶解到电解液中，然后从那里扩散到导电碳基 剂中，被还原生成LiPS。在这种方式下，尽管二氧化硅不导电，但硫有效地参与了必要的电化学反应。同时 ，pOMS的极性保证了LiPS保持在靠近阴极而远离阳极的位置。科学家们还构建了一个类似的非极性、高导电性的传统多孔碳母体结构，与pOMS结构进行对比实验。领导这 项研究的Jong-Sung Yu教授表示：”采用碳母体的电池表现出很高的初始容量，但由于非极性碳和LiPS之间的 微弱相互作用，容量很快就会下降。在连续循环过程中，二氧化硅结构显然保留了更多的硫；这导致了高达 2000次循环的容量保持和稳定性大大提高。”从这项研究中得到的最重要的启示是，LSB的主体结构不需要像以前认为的那样具有导电性。Yu教授说：”我 们的研究结果令人惊讶，因为没有人想到非导电的二氧化硅可以成为一种高效的硫主体，甚至超过了最先进 的碳主体。” 这项研究拓宽了LSB的主体材料的选择范围，并可能导致下一代硫电池的范式转变。