近日，中科院大連化物所二維材料與能源器件創(chuàng)新吳忠?guī)浹芯繂T團隊發(fā)展了一種三維石墨烯/納米碳管多孔氣凝膠材料，并將其應(yīng)用于鋰硫電池的硫單質(zhì)載體和中間層一體化正極，獲得高體積能量密度和優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性的鋰硫電池。相關(guān)研究成果發(fā)表于《納米能源》。
鋰硫電池雖然質(zhì)量密度較高，但體積能量密度普遍較低、循環(huán)性能較差，大大限制了其實際應(yīng)用。因此，如何同時提高鋰硫電池的質(zhì)量和體積能量密度，并延長其循環(huán)壽命是目前鋰硫電池應(yīng)用研究的瓶頸之一。
研究人員開發(fā)出一種三維石墨烯/碳納米管多孔氣凝膠材料，并同時將其應(yīng)用于鋰硫電池的硫單質(zhì)載體和中間層，成功構(gòu)筑出自支撐、無金屬集流體的一體化正極材料。該一體化正極材料具有高的壓實密度、優(yōu)異導(dǎo)電性、良好的機械柔性，不僅實現(xiàn)了高的體積硫載量（1.64g/cm3），顯著提高了鋰硫電池的體積能量密度（1615Ah/L），而且有效抑制了多硫化物穿梭的效應(yīng)。在大電流密度充放電條件下，電池表現(xiàn)出優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性。
這種硫單質(zhì)載體和中間層一體化正極結(jié)構(gòu)的設(shè)計策略為構(gòu)建高體積能量密度、長循環(huán)壽命的鋰硫電池提供了新思路。
