据报道，锂硫电池的能量密度可以让智能手机续航5天，或者直接让电动飞机的飞行距离翻倍，因此它具有巨大的潜力，但其固有的不稳定性是其广泛应用的关键障碍。

近期，日本科学家提出了一个很有前途的解决方案，集成了一种新型海绵材料，从而使锂硫电池原型能够安全地承受数百次循环充放电。这项研究成果已发表在著名科学期刊《自然通讯》（Nature Communications）杂志上。

与锂离子电池相比，锂硫电池更轻，而且单位重量能提供高达5倍的能量，特别适合用于电动汽车。对于这些应用来说，能量密度是一个关键问题，因为电动汽车、卡车，尤其是飞机的续航里程都受到它们十分沉重的电池组能量的限制。

这项新研究的第一作者Hui Zhang博士说：“锂硫电池比市面上现有的锂离子电池能储存更多的能量。用数字来说，一辆使用锂离子电池的电动汽车一次充电可平均行驶300公里。而得益于锂硫电池能够提供更好的能量存储，其续航应该有可能增加到500公里。”

虽然下一代锂硫电池的潜力是显而易见的，但科学家们一直在努力解决其稳定性问题，因为稳定性可能会导致关键部件出现故障并迅速恶化，进而牵连设备。而这项新研究是由冲绳科学技术研究生院的材料科学家进行的，目标是聚硫化物的形成，这会显著降低电池的寿命。

在电池内部，锂和硫之间的化学反应首先会产生锂硫化合物，然后往往会迅速溶解成麻烦的多硫化合物。在一个完美的锂-硫电池中，多硫化锂需要尽快转化为硫化锂或过硫化锂，而该团队认为，他们已经开发出了一种可以加快这一进程的东西。

具体而言，科学家们用碳纳米管创造了一个纳米级多孔海绵，并在其表面涂上氮化钛和二氧化钛，这提供了一些有用的特性。氮化钛有助于加速多硫化锂向成品的转化，而二氧化钛则可以吸收在此过程中产生的任何多余的多硫化物。

该研究论文的第二作者Luis Ono博士说：“利用这两种材料，我们开发了一种成本低且易于应用的混合材料。我们发现，它在改善电池性能方面有出色的能力。”

与不使用混合海绵材料的电池相比，该电池表现出了更好的性能，充电时间更短，充电间隔时间更长，这得益于其高比容量，更重要的是，整体寿命也变得更长了，能够承受200次循环而不损失效率。

“我们将继续进一步优化材料，以提高性能，”该研究论文的资深作者Yabing Qi教授说，“有很多聪明的头脑在研究锂硫电池，这是一项非常有前途和令人兴奋的技术。”