新型锂硫电池设计能量密度达549 Wh/kg，可将无人机航程近乎翻倍。
中国研究人员开发出一种锂硫电池设计，通过解决该技术长期存在的最大难题之一，有望显著延长无人机的飞行时间。
由清华大学深圳国际研究生院领衔的研究团队表示，他们提出了一种新的分子策略，能够提高锂硫电池内部的反应效率，同时减少工作过程中的能量损耗。
这一进展有望将电池能量密度推至远超当前大多数商用无人机所使用的锂离子系统的极限。传统锂离子电池的能量密度通常低于每2.2磅300瓦时，这限制了飞行时间和有效载荷能力。
锂硫电池长期以来被视为下一代替代方案，因为硫不仅价格低廉、储量丰富，而且能够储存高得多的能量。但在反复充放电循环中，这种化学体系一直难以保持稳定。
阻止能量损耗的分子
锂硫电池最大的挑战之一，是充放电过程中会形成可溶的中间化合物。这些化合物在电池内部游走，导致反应迟缓，并随时间推移降低效率。
为解决这一问题，研究人员在硫电化学中引入了一种他们称之为“预介体”的物质。据研究人员介绍，这种添加剂在硫反应开始前一直保持非活性状态。
清华大学深圳国际研究生院研究员周光敏告诉新华社：“可以把它想象成一种特殊添加剂，在电池里‘休眠’，直到需要时才被唤醒。当硫反应开始时，它就会在反应发生的原位醒来，随即开始工作。”
一旦被激活，这种分子就能捕获漂移的中间产物，并改善电池内部的电荷传输。研究人员表示，这种设计创造了更快的反应路径，并稳定了整个电化学过程。
该团队还在分子层面重新设计了内部反应网络。据研究人员称，与传统锂硫设计相比，新方法使电池内阻降低了75%。
在实验室测试中，该电池在800次充放电循环中保持稳定性能，容量保持率接近82%。
无人机获得更长航程
研究人员还制作了一个软包电池原型，其能量密度达到每2.2磅549瓦时（约549 Wh/kg），几乎是当前许多无人机电池的两倍。
周光敏说：“这对无人机意义重大。更高的能量密度意味着更长的飞行时间、更大的载荷和更广的作业半径。”
研究团队表示，该技术可改善多种无人机应用，包括包裹递送、电力线路巡检以及需要更长滞空时间的应急响应作业。
周光敏补充道：“送货无人机能飞得更远投递包裹，电力巡检无人机可以一次性覆盖更多杆塔，搜索救援无人机则能在分秒必争的情况下在空中停留更长时间。”
除无人机外，研究人员认为这一分子设计策略也可以应用于液流电池、锂金属电池以及电池回收技术中。
该研究已发表在《自然》杂志上。
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