|
當你將薄層的神奇材料石墨烯片包裹在一種新型功能硫電極上，巧妙地將儲能單元和電子/離子傳送網絡結合起來，會得到什么呢？答案是專為可充電鋰硫電池設計的一種前景斐然的電極結構。 鋰硫電池具有巨大的商業前景，因為他們的理論能量密度明顯高于已相當成熟的鋰離子電池。
 當你將薄層的神奇材料石墨烯片包裹在一種新型功能硫電極上，巧妙地將儲能單元和電子/離子傳送網絡結合起來，會得到什么呢？答案是專為可充電鋰硫電池設計的一種前景斐然的電極結構。 鋰硫電池具有巨大的商業前景，因為他們的理論能量密度明顯高于已相當成熟的鋰離子電池。 在由AIP出版的APL材料中，由劍橋大學的Vasant Kumar博士和北京理工大學的陳人杰（Renjie Chen）領導的研究小組描述道他們設計的納米級多功能硫電極能夠解決相關性能問題，例如低效和容量衰減。 最近，金屬有機骨架（MOF）由于其在儲氫、二氧化碳封存、催化和膜等廣泛應用吸引了許多關注。為制造他們設計的電極，該小組以MOF為模板以生產一個導電多孔碳籠結構，其中硫為受體，每個硫-碳納米顆粒充當進行電化學反應的能量儲存單元。 “我們的碳骨架作為一個物理屏障限制了多孔結構中活性材料的活動，”劍橋大學的科學家Kai Xi解釋道，“這改善循環穩定性并提高了效率”。他們還發現，通過在薄層柔性石墨烯片內進一步包裹硫-碳儲能單元，可以加快電子和離子的運輸。 提升容量后會有什么改變？據該小組所說，通過具有高導電性的互連石墨烯網絡，快速電荷轉移動力學將成為可能。他們的工作表明，導電連接的多孔骨架復合結構是一種為可充電電池設計的前景廣闊的電極結構。 這項工作提供了一個“基本但靈活的方法，它既提高了硫的應用，又提高了電池的循環穩定性，”Xi說，“該單元或框架的改性，通過摻雜或聚合物涂層，可以將電池性能提升到一個全新的水平。” 在應用方面，這種新穎電池設計用離子/電子框架實現能量儲存的獨特集成，為基于拓撲（不涉及結構變化為結晶固體）反應的能量儲存系統打開了一扇門。 該課題組接下來要關注什么呢？“我們將專注于制作自立硫陰極系統，實現電池的高能量密度，這將涉及到剪裁新穎的電解質成分并且建立鋰保護層以提高電池的電化學性能，”Xi指出。 |
