中国新型锂硫电池问世：高能量密度与部分太阳能充电能力

聚合物-二氧化钛夹层实现电荷高效分离，通过光驱动硫反应打造高容量、高稳定性、可光辅助充电电池。

中国科研人员在释放锂硫电池潜力方面取得重要进展——该技术长期被视为当代锂离子电池的下一代替代方案。西北工业大学团队研发出一款太阳光辅助电池正极，攻克了该领域长期存在的关键难题：缓慢低效的硫反应动力学。通过将光催化材料与柔性碳布结合，该电池可利用光线驱动充电过程中的化学反应。

研究团队表示，该设计实现了接近理论值的能量存储性能，并能单独利用太阳光进行部分充电，为离网能源系统开辟了新可能。

光能增强型锂硫电池

日益严峻的资源短缺与污染问题推动着对清洁可循环能源技术的需求。锂硫电池因其储能潜力远超当前锂离子电池而被视为有力候选者。但在实际应用中，硫及其中间产物多硫化物反应缓慢且效率低下，导致电池性能受限。

利用外部物理场辅助反应是颇具前景的解决方案，其中光能尤具吸引力。通过光催化作用，光可加速多硫化物反应，使电池直接存储太阳能，减少充电过程中的电能消耗。然而，设计合适的光响应电极难度极高。

中国研究人员开发出一种柔性自支撑光电极：通过在碳布上生长聚吡咯改性、氮掺杂的二氧化钛材料，攻克了锂硫电池的关键瓶颈。这类电池效率常因长链多硫化物在电池内迁移并最终形成绝缘化合物硫化锂而衰减，造成活性材料浪费。光能虽可加速硫反应，但多数光电极因光生电荷快速复合而性能不佳。

在新设计中，导电聚合物层与二氧化钛协同作用形成内建电场，实现了电荷有效分离，显著提升了可见光驱动硫氧化还原反应的效率。该电池因此具备高容量、强循环稳定性、高功率运行能力，甚至能直接利用光能进行部分充电。

双模供能电池

这种新电池设计通过光辅助电化学反应实现了显著性能提升：

首先，硫反应速率大幅加快。关键反应阻力（塔菲尔斜率）从122毫伏每十倍程降至48毫伏每十倍程，表明电荷转移更顺畅。硫化锂成核时间从3600秒缩短至3010秒，同时电池容量提升17%。

该电池还具备电能与光能双模供能能力，其太阳能-输出效率达0.33%。在简单演示中，一枚纽扣电池在光照下驱动玩具车行驶288厘米（黑暗中为212厘米）。于正常阳光下充电2小时后，同枚电池可额外驱动玩具车行驶77厘米，验证了直接光充电的可行性。

长期测试显示该电池具有良好的耐久性，在0.5C倍率下循环328次后容量保持率达61.7%。深入分析证实，光照能维持电池内阻处于低位，抑制了不必要的副反应。展望未来，这种柔性光正极可通过卷对卷涂层技术实现大规模生产，为太阳能辅助电动汽车和高空无人机（每缕阳光都至关重要）等领域提供新路径。

该研究成果已发表于国际期刊《纳微快报》。

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