おもちゃ、手持ち掃除機、電動自転車などのポータブル機器に電力を供給する充電式バッテリーのほとんどは、リチウムイオン技術を使用しています。しかし、これらのバッテリーは寿命が短く、損傷すると発火する可能性があります。

安定性と安全性の問題に対処するために、研究者たちは報告でACS エネルギーレター改良された鉄を特徴とするリチウム硫黄 (Li-S) 電池を設計しました。硫化物陰極 。1 つのプロトタイプは 300 を超えても高い安定性を維持充放電サイクル、もう 1 つは折り畳んだり切断したりした後でも電力を供給します。

硫黄はその材料として提案されています。リチウムイオン電池その理由は、低コストであり、従来のイオンベースのバージョンで使用されているリチウム金属酸化物やその他の材料よりも多くのエネルギーを保持できる可能性があるためです。Li-S電池を高温で安定させるために、研究者らはこれまでに、炭酸塩ベースの電解質を使用して2つの電極（硫化鉄カソードとリチウム金属含有アノード）を分離することを提案していた。

しかし、カソード内の硫化物が電解液に溶解すると、浸透できない沈殿物が形成され、電池の容量が急速に失われます。Liping Wang らは、カソードと電解質の間に層を追加して、機能と充電能力を低下させることなくこの腐食を軽減できないか考えました。

研究チームは硫化鉄正極をさまざまなポリマーでコーティングし、初期の電気化学的性能テストでポリアクリル酸（PAA）が最も優れた性能を発揮し、300回の充放電サイクル後も電極の放電容量を維持できることを発見した。

次に、研究者らは、炭酸塩ベースの電解質、イオン源としてのリチウム金属箔、およびグラファイトベースのアノードも含むプロトタイプの電池設計に、PAA でコーティングされた硫化鉄正極を組み込みました。彼らはパウチ電池とコイン電池の両方のプロトタイプを製造し、テストしました。

100 回を超える充放電サイクルの後、Wang らはパウチセルの容量が大幅に低下しないことを観察しました。追加の実験では、パウチセルが折りたたまれて半分に切られた後でも機能することが示されました。コイン型電池は、300 回の充放電サイクル後もその容量の 72% を保持しました。

次に、他の金属で作られた正極にポリマーコーティングを適用し、リチウムモリブデン電池とリチウムバナジウム電池を作成しました。これらの細胞も安定した容量300回以上の充放電サイクル。全体として、この結果は、コーティングされた正極が長寿命でより安全なLi-S電池を製造できるだけでなく、他の金属硫化物を使用した効率的な電池も製造できることを示している、とWang氏のチームは述べている。