復(fù)合碳納米材料提升電池能量密度

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    科技部“973”計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的支持下，中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室官輪輝研究小組與新加坡南洋理工大學(xué)徐梽川博士合作，通過新穎的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將多壁碳納米管填充在空心的多孔碳納米管中，合成出了一種新型的管中管復(fù)合碳納米材料。

    該材料提高了硫的導(dǎo)電性，抑制了多硫化物的溶解，并提供大的孔體積來提高硫的負(fù)載量。合成的硫/碳復(fù)合材料作為鋰硫電池的正極材料，表現(xiàn)出高的比容量、良好的循環(huán)性能和優(yōu)異的倍率性能。該研究表明，設(shè)計(jì)合成具有大孔體積的復(fù)合碳材料可作為一種有效的策略來提高鋰硫電池的電化學(xué)性能和能量密度，相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進(jìn)材料》上。

    鋰硫電池的能量密度是目前商品化鋰離子電池的3~5倍，同時(shí)硫具有成本低、環(huán)境友好、安全性能高等優(yōu)點(diǎn)，能很好地滿足未來動(dòng)力電池的需要。然而在實(shí)際應(yīng)用中，鋰硫電池存在著硫的電導(dǎo)率低、放電過程中多硫化物的溶解以及充電過程中硫電極的體積膨脹等問題，這些問題導(dǎo)致硫正極的循環(huán)壽命短、容量衰減快以及能量效率低，從而限制了鋰硫電池的實(shí)際應(yīng)用。