鋰電池已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)的便攜能源。如果你有手機(jī)，MP3播放器或者筆記本電腦，那么你就已經(jīng)有了鋰電池。更有可能的是，你會(huì)有許多塊鋰電池。但是，盡管鋰電池很好，它們?nèi)圆荒艹袚?dān)艱巨任務(wù)，驅(qū)動(dòng)下一代電動(dòng)汽車。它們只是沒(méi)有足夠的電流，或者不能一邊又一遍地快速釋放電流。
　　
　　問(wèn)題在于鋰電池的陰極。鋰電池中的陽(yáng)極材料的單位容量（specificcapacities），石墨是370mAh/g，硅是370mAh/g。相反，陰極的單位容量，磷酸鋰鐵（LiFePO4）是170mAh/g，層狀氧化物只有150mAh/g。因此，未來(lái)方向很明顯，就是尋找一種方法，改善陰極的比容量，同時(shí)保持鋰電池所要求的其他特征，例如，令人滿意的能效和良好的充電循環(huán)壽命。
　　
　　日前，斯坦福大學(xué)（StanfordUniversity）的王海亮（HailiangWang）及其同事宣稱，他們?nèi)〉昧酥匾倪M(jìn)步，為了這個(gè)目標(biāo)，使用硫作為所選陰極材料。
　　
　　化學(xué)家許多年前就已經(jīng)知道，硫具有潛力：硫的理論比容量為1672mAh/g。但是，硫也有許多缺點(diǎn)，尤其在于硫是不理想的導(dǎo)體。除此之外，多硫化物（polysulphides）易于溶解，并且在許多電解液中會(huì)被沖走，與此同時(shí)，在放電過(guò)程中，硫易于膨脹而碎裂。
　　
　　但是，王海亮及其同事稱，他們已經(jīng)在很大程度上克服了這些難題，使用少數(shù)靈巧的納米工程技術(shù)改善性能。他們的竅門是制作亞微米硫粒子，并且給它們涂上一種塑料，稱為聚乙二醇（polyethyleneglycol）或聚氧乙烯（orPEG.），這就絆住了多硫化物，防止它們被沖走。
　　
　　其次，王海亮及其同事把帶有涂層的硫粒子包裹在石墨烯籠（graphenecage）中。碳和硫之間的相互作用，使粒子導(dǎo)電，也支持粒子，因?yàn)樵诿總€(gè)放電周期，這些粒子都會(huì)膨脹和收縮。
　　
　　所產(chǎn)生的陰極，可保持的比容量大于600mAh/g，超過(guò)100個(gè)充電周期。
　　
　　這令人印象深刻。這樣的陰極，會(huì)很快使可充電鋰電池具有更高的能量密度，超過(guò)今天的可能。王海亮及其同事說(shuō)“值得指出的是，石墨烯-硫混合物可連接硅基陽(yáng)極材料，使可充電鋰電池具顯著提高的能量密度，超過(guò)當(dāng)前的可能。”
　　
　　但是，以后還有許多工作要做。盡管這些材料可保持很高的單位容量，超過(guò)100個(gè)放電周期，但王海亮及其同事說(shuō)，在此過(guò)程中容量會(huì)下降15%。因此，他們希望，而且確實(shí)有望改進(jìn)容量，因?yàn)樗麄儠?huì)進(jìn)一步優(yōu)化材料。
　　
　　下一步是制作一種工作電池，就使用這類材料。王海亮及其同事說(shuō)，他們計(jì)劃使它連接預(yù)鋰化硅基陽(yáng)極（pre-lithiatedsiliconbasedanode），以達(dá)到目標(biāo)。假設(shè)這項(xiàng)計(jì)劃完全實(shí)現(xiàn)（這是一個(gè)重要的“假設(shè)”），那你的下一輛汽車就可用鋰-硅電池驅(qū)動(dòng)。