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大连化物所石墨烯气凝胶应用于高体积比能量锂硫电池研究获进展
来源：本站 发布时间：2019-05-06 点击数：788
近日，中国科学院大连化学物理研究所二维材料与能源器件创新特区研究组研究员吴忠帅团队发展了一种三维石墨烯/纳米碳管多孔气凝胶材料，并将其应用于锂硫电池的硫单质载体和中间层一体化正极，获得高体积能量密度和优异循环稳定性的锂硫电池。相关研究成果发表在《纳米能源》（）上。
锂硫电池具有高质量理论能量密度（2600Wh/kg）和高体积能量密度（2800Wh/L），被认为是一种非常有应用前景的高比能电池。但由于硫单质存在质量密度低（2.07g/cm3）、导电性差（5×10-30S/cm），以及充放电过程中活(huo)性物质(zhi)体积膨(peng)胀大(da)(da)（78.7%）、多硫化物穿(chuan)梭严(yan)重(zhong)等问题，导致其虽然质(zhi)量(liang)密度(du)较高，但体积能(neng)量(liang)密度(du)普遍较低、循环(huan)性能(neng)较差，这大(da)(da)大(da)(da)限制(zhi)了锂(li)硫电池(chi)的实际(ji)应(ying)(ying)用。因此，如何同时提高锂(li)硫电池(chi)的质(zhi)量(liang)和体积能(neng)量(liang)密度(du)，并延长其循环(huan)寿命是目前(qian)锂(li)硫电池(chi)应(ying)(ying)用研究的瓶颈之一。
该研究团队开发出一种三维石墨烯/碳纳米管多孔气凝胶材料，并同时将其应用于锂硫电池的硫单质载体和中间层，成功构筑出自支撑、无金属集流体的一体化正极材料。该一体化正极材料具有高的压实密度、优异导电性、良好的机械柔性，不仅实现了高的体积硫载量（1.64g/cm3），显著提(ti)高了(le)锂(li)硫电(dian)池(chi)的(de)体积(ji)能(neng)量(liang)密度（1615Ah/L），而且(qie)有效地(di)抑制(zhi)了(le)多硫化物穿梭的(de)效应。在2C的(de)大电(dian)流密度的(de)条件下，电(dian)池(chi)能(neng)够稳(wen)定循环500圈，且(qie)容量(liang)几(ji)乎(hu)没有衰减，表现出优(you)异的(de)循环稳(wen)定性。这种硫单质载体和中间层一体化正极结(jie)构的(de)设计策略为构建(jian)高体积(ji)能(neng)量(liang)密度、长(zhang)循环寿(shou)命的(de)锂(li)硫电(dian)池(chi)提(ti)供了(le)新的(de)思(si)路(lu)。
上(shang)述(shu)工作得到国家(jia)自然(ran)科学基金、国家(jia)重点研发(fa)计划(hua)等(deng)的资助。
大连化物所石墨烯(xi)气凝胶应(ying)用于(yu)高体(ti)积比能量锂硫(liu)电(dian)池(chi)研究获进(jin)展(zhan)
