據(jù)外媒報道，鄭州大學、清華大學和斯坦福大學的研究人員，聯(lián)手開發(fā)液體鋰硫和鋰硒電池系統(tǒng)（簡稱SELL-S和SELL-Se）。這兩種電池采用固體電解質(zhì)，能量密度有望超過500wh /kg和1000 wh /l，具備低的能量成本和良好的電化學循環(huán)穩(wěn)定性，有望應用于規(guī)模化儲能等領域。

 

       這些電池采用Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12 （LLZTO）陶瓷管作為電解質(zhì)，將正負極之間完全隔離開，電池運行在240度的環(huán)境。工作溫度高于鋰的熔點，可有效抑制多硫化物或多硒化物穿梭效應，限制鋰枝晶生長，從而提升能量密度，加快充放電能力，并提高庫侖效率及能效，進一步保持穩(wěn)定性。

 

       目前最先進鋰離子電池的能量密度小于300wh/kg和750 Wh/L。硫和硒被視為取代鋰離子電池中商業(yè)金屬氧化物正極的重要侯選材料。因為這些材料具有高容量，鋰化為Li2S時為1670 mAh/g，鋰化為Li2Se時為675 mAh/g。從理論上來看，能提供高能量密度，鋰硫電池為2600Wh/kg和2800 Wh/L，鋰硒電池為1160 Wh /kg和2530 Wh/L。而且，材料成本相對較低，鋰硒電池為41美元/kWh，鋰硫電池為15美元/kWh。

 

       自從硫和硒被用作電池電極以來，對鋰硫和鋰硒電池的研究備受關注。以前的研究主要集中于具有固態(tài)鋰金屬負極、固態(tài)硫或硒正極（呈粉末狀或采用不同的S/C或Se/C復合材料）和液態(tài)有機電解質(zhì)的電池上。然而，由于使用的是固體鋰金屬和液體有機電解液，上述電池結(jié)構(gòu)存在一定問題：（1）循環(huán)不穩(wěn)定，庫侖效率低，因為在液態(tài)有機電解液中，短鏈Li2Sx或Li2Sex溶解，會引起穿梭效應；（2）液體有機電解液非常易燃，容易引起安全問題；（3）鋰負極出現(xiàn)枝晶生長，并與電解液發(fā)生副反應。鄭州大學金教授等人表示：“在充放電過程中，固體硫和硒的體積變化較大，引起活性硫和硒與集流器分離，導致循環(huán)不穩(wěn)定，并降低硫和硒的利用率。這些問題嚴重阻礙了鋰硫和鋰硒電池的發(fā)展。”

 

       SELL-S和 SELL-Se電池中含有液態(tài)鋰金屬負極、帶炭黑的熔融S或Se正極、LLZTO陶瓷管電解質(zhì)。鋰金屬負極位于LLZTO管中，其中插入一根不銹鋼棒，作為負極集流器。在LLZTO管外的不銹鋼圓柱形容器中，插入帶有炭黑導電添加劑的S（Se）正極（質(zhì)量比S或Se：C= 9:1），通過LLZTO管與鋰負極進行物理和電子分離。同時，不銹鋼圓筒作為正極集流器工作。熔融S和Se所需的導電碳只占總電極重量的10%，所以，固定負載最小。