賓夕法尼亞州立大學能源納米結構實驗室（E-Nano）正在開發的鋰硫硬幣電池之一。來源：派屈克·曼塞爾，賓夕法尼亞州立大學
我們從洩漏的硫酸汽車電池中已經走很長的路，但現代鋰電池仍然有一些下降的兩面。現在，賓夕法尼亞州立大學的工程師團隊擁有不同類型的鋰硫電池，可以更高效、更便宜、更安全。
機械工程副教授王東海說："我們在紐扣電池中演示了這種方法。"但是，我認為它最終可能會變得足夠大，足以用於手機、無人機，甚至更大，用於電動汽車。
鋰硫電池應該是下一代可充電電池的有前途的候選產品，但它們並非沒有問題。對於鋰來說，電荷傳輸的效率較低，而且鋰電池在充電時往往會長出樹突（薄分枝晶體），而當充電時，這些樹突不會在放電時消失。
研究人員檢查了一種自成結構、靈活的混合固體-電解質相位層，該層由有機硫化物和無機鋰鹽沉積在一起。研究人員在今天（10月11日）的《自然通訊》雜誌上報告說，有機硫化合物在相間層中起到增塑劑的特性，提高了層機械的靈活性和韌性。相間層允許鋰沉積而不生長樹突。在 400 個充電放電周期中，庫洛比效率約為 99%。
鋰硫紐扣電池存儲在快速充電器上。來源：派屈克·曼塞爾，賓夕法尼亞州立大學
"我們需要在鋰金屬電池中的鋰上設置某種屏障，否則它什麼都反應過來，"王說。
硫是一個不錯的選擇，因為它價格低廉，為電池提供高充電容量，高能量密度，因此鋰硫電池具有更多的能量。但是，鋰硫電池在電池中形成無機塗層，該塗層易碎，不能容忍體積變化。無機硫界面不能維持高能量。在鋰硫電池中，電解質乾乾，散裝鋰腐蝕。形成鋰樹突的鋰樹突可能會造成短路和其他安全隱患。
"通過這種混合有機硫化物/有機聚硫化物接口，我們有可能使用鋰硫電池將傳統直流電池的能量密度提高一倍，"王說。
王東海，左，看著博士後候選人李國興組裝鋰硫電池。王博士負責賓夕法尼亞州立大學材料研究實驗室的能源納米結構實驗室。他的工作重點是清潔能源技術的納米材料開發，如電池、太陽能電池、燃料電池和環境修復。來源：派屈克·曼塞爾，賓夕法尼亞州立大學
它們還可以製造出更安全、更可靠的電池。
為了製造電池，研究人員使用乙醚電解質和含硫聚合物添加劑。電池使用硫磺注入碳陰極和鋰陽極。電解質中的有機硫自形成相間層。
研究人員報告說，他們"展示了鋰硫電池，具有更長的循環壽命——1000次循環——並且具有良好的容量保留。