據(jù)外媒報道，英國曼徹斯特大學（UniversityofManchester）的一個研究團隊研發(fā)了一種摻雜石墨烯的陰極，以實現(xiàn)高度穩(wěn)定的鋰硫電池。研究人員在論文中表示，采用該陰極材料制成的鋰硫電池蓄電量提升了100%，而且在0.5C、1C、2C和3C的充電功率下充電時，可以經(jīng)受住500次的充放電循環(huán)。

（圖片來源：曼徹斯特大學）

該陰極結(jié)合了激光合成的硫（S）和摻雜了氮（N）的石墨烯電極（沒有粘合劑）以及載有鉬硫化物（MoS2）的納米顆粒。

摻雜氮硫的多孔石墨烯結(jié)構通過出現(xiàn)二氧化硫增強了界面的吸附能力，而二氧化硫能夠通過促進含氧官能團與硫進行化學結(jié)合，以抑制多硫化物向電解質(zhì)擴散。

低電解質(zhì)電阻、低相間接觸電阻和低電荷轉(zhuǎn)移電阻加速了電子和鋰離子在摻雜了激光誘導氮硫的石墨烯中的傳輸。

理論上說，鋰硫電池的比容量很高，可達1675mAh/g，而且能量密度也較高，可達2600Wh/kg，是未來電池的一個潛在選擇。盡管實際鋰硫電池的能量密度只有550至660Wh/kg，是理論上能量密度的20%，不過此種水平的能量密度已經(jīng)在用LiCoO2陰極制成的鋰硫電池中實現(xiàn)了。所以，要達到更高水平的容量和能量密度是鋰硫電池面對的重要挑戰(zhàn)之一，而循環(huán)穩(wěn)定性低也阻礙了鋰硫電池得到實際應用。可溶性多硫化鋰是硫陰極電化學反應中造成“穿梭”效應的關鍵因素，會導致鋰硫電池循環(huán)穩(wěn)定性低。

因此，科學家們采用了一種脈沖UV（紫外激光）直寫技術，形成了載有多個納米顆粒（如銀、鉑、硅和硫化鉬）的摻雜硫和氮的石墨烯電極，其中硫化鉬由一種含有特殊配方的有機油墨與多種微粒制成。該工藝為一步成型工藝，不要粘結(jié)劑，以形成鋰硫電池陰極集流器。該工藝可以讓鋰硫電池經(jīng)受長期的充放電循環(huán)，而且?guī)缀醪粫档推湫铍娏俊?/p>