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(tuán)隊開發(fā)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。

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(shí)密度、優(yōu)異導(dǎo)電性、良好的機(jī)械柔性，不僅實(shí)現(xiàn)了高體積硫載量，提高了鋰硫電池的體積能量密度，還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。

鋰硫電池具有高質(zhì)量理論能量密度和高體積能量密度，被認(rèn)為是一種非常有應(yīng)用前景的高比能電池。但由于硫單質(zhì)存在質(zhì)量密度低、導(dǎo)電性差，以及充放電過程中活性物質(zhì)體積膨脹大、多硫化物穿梭嚴(yán)重等問題，導(dǎo)致其雖然質(zhì)量密度較高，但體積能量密度普遍較低、循環(huán)性能較差，這限制了鋰硫電池的實(shí)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。