聲稱設計「近乎完美」，鋰硫電池隔離膜獲突破

雖然只聞其聲不見其人，但由於鋰硫電池理論儲電容量是鋰離子電池的 5 倍以上，科學家們還是持續關注並期待它的發展，現在美國密西根大學研發出全新的鋰硫電池隔離膜，認為這項設計可以說是「近乎完美」，快充狀態下充放電次數仍可以破千。

電池壽命跟電池充放電次數有關，隨著使用次數增加，電池容量會正常衰減，通常經過 500 次的充放電循環後，電池容量仍可維持在標準的 80% 以上，不過正在開發中的鋰硫電池，使用壽命可沒有那麼長。

團隊負責人 Nicholas Kotov 表示，過去許多研究稱鋰硫電池充放電次數達好幾百次，但這個成就是從容電、充電率、韌性與安全性換來的，因此現在要挑戰製造出滿足成本等條件，且讓充放電循環從 10 增加到數百。

密西根大學團隊主要從電池隔離膜著手，其中鋰硫電池結構跟鋰離子電池相似，主要由兩個電極，電極之間的電解質與隔離膜組成，離子首先會從陰極（正極）出發，經過電解質與隔離膜最後抵達陽極（負極），另一方面，也都會遇到鋰晶枝問題，且化學反應產生的副產物多硫化物容易回到鋰電極，阻礙鋰離子移動，進一步降低電池的充電容量以及壽命。

為此團隊改用芳香聚醯胺（芳綸）奈米纖維，把這種類似 Kevlar 奈米級版本的纖維塑造成電池結構網路，最後再注入電解質凝膠，希望能防止電極生長晶枝，且團隊也打造出許多微小、添加些許電荷的仿生通道，讓帶正電的鋰離子可以自由流動。

論文第一作者 Ahmet Emre 一言以蔽之，就是為鋰離子建置一條高速公路，並設下檢查站讓多硫化物沒辦法通過。

（Source：密西根大學）

Kotov 認為離子選擇電池設計成就近乎完美的鋰硫電池，指出該設備的效率接近理論極限，容量更是標準鋰離子電池的 5 倍，如果套用到當今的快充環境，充放電次數也可以達到 1,000 次，也有著長達十年的使用壽命。

以電池製程方面來說，硫的地殼含量也比鋰離子電池的鈷還要多，較不會出現資源枯竭問題；也可以從汰換的防彈背心獲得芳綸，讓製程更加環保。Kotov 認為，電池的仿生工程同時整合分子和奈米尺度，並首次整合離子選擇隔離膜與結構韌性，才得以應對鋰硫電池的各種挑戰。