當你最要你的手機的時候，你擔心它不給力嗎?當你駕駛電動汽車時，出現汽車沒電的尷尬時，你怎么辦?有關這些問題，輕便的鋰硫電池就可以回答你!它的儲能容量是超市貨架上電池的2倍以上，但常常出現沒電，使用壽命不長的情況。儲能研究聯合中心(JCESR)和西北太平洋國家試驗室的科學家們發(fā)現了這個問題背后的原由之一。

他們發(fā)現，在電池內的電解液中使用的鹽類使很大的差別。當一種被稱為LiTFSI(二(三氟甲基磺酰亞胺)鋰)的鹽被制成電池的電解液時，探測電池可以保持最大的充放電量運行超過200次。在鋰硫電池當中，LiTFSI會在電極上約束鋰、硫原子，但很快釋放他們。與此相反的是，一種類似的電解液對鋰、硫原子的約束力更強，根本不釋放。其結果是電池性能迅速下降;使用電池在運行幾十次之后，就沒有能量了。

電動汽車的擔憂之一就是長時間在高速公路上駕駛的時候，司機不想被困在充電站之間。這種擔心使得消費者決定購買低排量汽車。這項研究的結果將另一個緊要的因素添加到了高能鋰硫電池的設計指揮當中。

為了確定電解液對鋰硫電池的影響，研究團隊利用LiTFSI和LiFSI做相關試驗，LiTFSI和LiFSI是非常相近的兩種電解液，僅僅是LiFSI比LiTFSI含有更少的碳和氟。他們利用環(huán)境分子試驗室里的設備不斷地探測電池充放電的能量，最后對電極做了調查分解。

他們發(fā)現用LiTFSI做電解液的鋰硫電池當中，鋰原子被硫原子束縛，在電極表面形成硫化鋰(LiSx)。而用LiFSI做電解液時,則形成硫酸鋰(LiSOx)。通過計算兩種鋰的化合物的結合緊密度,他們發(fā)現鋰硫化物容易破碎釋放鋰。然而,硫酸鋰是很難分開的，因此硫酸鋰當中的氧元素是罪魁禍首。

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"通過將宏觀的成分分解與模擬相結合，我們可以看到什么鍵容易破裂，倘若化學鍵發(fā)生斷裂，會發(fā)生什么。"正在國家試驗室領導這項研究的Ji-Guang(Jason)Zhang博士說到，"這個過程讓我們識別電解質的行為，引導我們設計更好的電解質，提高鋰硫電池的循環(huán)壽命。有關研究者來說，下一步就是研究電解質添加劑，在鋰的陽極表面形成保護層，免受電解液的腐蝕用途。