4月25日，記者了解到，我所二維材料與能源器件創(chuàng)新特區(qū)研究組（DNL21T3）吳忠?guī)浹芯繂T團(tuán)隊(duì)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)表在《納米能源》（Nano Energy）上。
石墨烯的研究與應(yīng)用開發(fā)持續(xù)升溫，石墨和石墨烯有關(guān)的材料廣泛應(yīng)用在電池電極材料、半導(dǎo)體器件、透明顯示屏、傳感器、電容器、晶體管等方面。鑒于石墨烯材料優(yōu)異的性能及其潛在的應(yīng)用價(jià)值，在化學(xué)、材料、物理、生物、環(huán)境、能源等眾多學(xué)科領(lǐng)域已取得了一系列重要進(jìn)展。 研究者們致力于在不同領(lǐng)域嘗試不同方法以求制備高質(zhì)量、大面積石墨烯材料。并通過對(duì)石墨烯制備工藝的不斷優(yōu)化和改進(jìn)，降低石墨烯制備成本使其優(yōu)異的材料性能得到更廣泛的應(yīng)用，并逐步走向產(chǎn)業(yè)化。
石墨烯有望在諸多應(yīng)用領(lǐng)域中成為新一代器件，為了探尋石墨烯更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，還需繼續(xù)尋求更為優(yōu)異的石墨烯制備工藝，使其得到更好的應(yīng)用。 石墨烯雖然從合成和證實(shí)存在到今天只有短短十幾年的時(shí)間，但是已成為今年學(xué)者研究的熱點(diǎn)。其優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)性質(zhì)促使研究人員不斷對(duì)其深入研究，隨著石墨烯的制備方法不斷被開發(fā)，石墨烯必將在不久的將來被更廣泛的應(yīng)用到各領(lǐng)域中。
該研究團(tuán)隊(duì)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(shí)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），而且有效地抑制了多硫化物穿梭的效應(yīng)。在2C的大電流密度的條件下，電池能夠穩(wěn)定循環(huán)500圈，且容量幾乎沒有衰減，表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(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(jì)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的思路。
上述工作得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。
