經(jīng)濟日報訊記者蘇大鵬報道：近日，大連化物所吳忠?guī)浹芯繂T團隊發(fā)明了一種三維石墨烯/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，獲得了兼具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)表在國際期刊《納米能源》上。

鋰硫電池被認為是一種非常具有應(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，多硫化物穿梭嚴重等問題，導(dǎo)致其體積能量密度普遍較低、循環(huán)性能較差，大大限制了鋰硫電池的實際應(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。

該研究團隊開發(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很高的壓實密度、優(yōu)異導(dǎo)電性、良好的機械柔性，將鋰硫電池的體積能量密度提高了3倍，而且有效解決了鋰硫電池中由于多硫化物穿梭而導(dǎo)致的循環(huán)穩(wěn)定性差難題。在大電流的條件下，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。