在容器中加点材料与糖、之后再加热成焦糖色，这听起来像是蛋糕的做法，不过这是新加坡科学家的电池电解质的制作步骤，他们声称这种“半固态”电解质可以有效提高锂硫电池的安全性，让锂硫电池离商业化更进一步。
锂硫电池虽然还没出实验室大门，但却是备受期待的潜力能源，其重量能量密度是当今锂离子电池的 5 倍，高达每公斤 2,700Wh，还有着重量轻、原材料丰富，不需要添加氟等优势，许多科学团队正投入心力大力研发。
只是目前科学家面对的挑战堆积如山，锂硫电池寿命短、其中的材料往往快速衰退，最后碎裂，且硫的绝缘性也都是问题。对此，新加坡科技研究局（A*STAR）的奈米实验室透过全新的电池结构，或许能带来突破。
这些混合阴极、半固态电解质以及特殊的桥接键（bridging bonds），让硫材料有喘息的空间，其中电池材料在充放电过程中会不断膨胀收缩，应力累积就会破坏电极结构，有学者认为，由于硫电极的储电容量太大，以至于无法承受应力进而破裂。
新加坡科学团队的半固态电解质就是特殊解方，该电解质为片状结构，主要由锂镧锆氧（Lithium Lanthanum Zirconium Oxide，LLZO）薄膜制成。其中 LLZO 的导电性和化学稳定性表现都不错，制造方法也新颖，科学家首先将金属前体与蔗糖溶在水中，之后加热制成像是“杯子蛋糕”的焦糖色形状，而这块杯子蛋糕还要再继续加热，最后形成注液（liquid-infused）多孔薄膜，成为电解质的框架。
传统的固态电解质都会出现材料过硬、易碎，电极与电解质接触不良的问题，固态电解质的高电阻也会降低电池性能，而新型的半固态、3D 的电解质不会上述问题，可以防止材料破裂，提高电池的稳定性、安全性与性能。
电池的结果也符合期待，在 1°C 与 2°C 温度下充电密度为每公克 515 和 340 mAh，电荷密度则是每平方公分 1.5mg。带领团队的 Jackie Y. Ying 教授表示，半固态电解质是可行的折衷方案，团队已经重新设计固态电解质的微观结构，不仅排除电解质外泄问题，也满足热稳定性与机械稳定性。
团队还认为，这种独特的电解质架构也可以应用在其他电池上，目前研究已发表在《Nano Energy》。
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（首图来源：shutterstock）
