|
當(dāng)你將薄層的神奇材料石墨烯片包裹在一種新型功能硫電極上，巧妙地將儲能單元和電子/離子傳送網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來，會得到什么呢？答案是專為可充電鋰硫電池設(shè)計的一種前景斐然的電極結(jié)構(gòu)。 鋰硫電池具有巨大的商業(yè)前景，因為他們的理論能量密度明顯高于已相當(dāng)成熟的鋰離子電池。
 當(dāng)你將薄層的神奇材料石墨烯片包裹在一種新型功能硫電極上，巧妙地將儲能單元和電子/離子傳送網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來，會得到什么呢？答案是專為可充電鋰硫電池設(shè)計的一種前景斐然的電極結(jié)構(gòu)。 鋰硫電池具有巨大的商業(yè)前景，因為他們的理論能量密度明顯高于已相當(dāng)成熟的鋰離子電池。 在由AIP出版的APL材料中，由劍橋大學(xué)的Vasant Kumar博士和北京理工大學(xué)的陳人杰（Renjie Chen）領(lǐng)導(dǎo)的研究小組描述道他們設(shè)計的納米級多功能硫電極能夠解決相關(guān)性能問題，例如低效和容量衰減。 最近，金屬有機骨架（MOF）由于其在儲氫、二氧化碳封存、催化和膜等廣泛應(yīng)用吸引了許多關(guān)注。為制造他們設(shè)計的電極，該小組以MOF為模板以生產(chǎn)一個導(dǎo)電多孔碳籠結(jié)構(gòu)，其中硫為受體，每個硫-碳納米顆粒充當(dāng)進行電化學(xué)反應(yīng)的能量儲存單元。 “我們的碳骨架作為一個物理屏障限制了多孔結(jié)構(gòu)中活性材料的活動，”劍橋大學(xué)的科學(xué)家Kai Xi解釋道，“這改善循環(huán)穩(wěn)定性并提高了效率”。他們還發(fā)現(xiàn)，通過在薄層柔性石墨烯片內(nèi)進一步包裹硫-碳儲能單元，可以加快電子和離子的運輸。 提升容量后會有什么改變？據(jù)該小組所說，通過具有高導(dǎo)電性的互連石墨烯網(wǎng)絡(luò)，快速電荷轉(zhuǎn)移動力學(xué)將成為可能。他們的工作表明，導(dǎo)電連接的多孔骨架復(fù)合結(jié)構(gòu)是一種為可充電電池設(shè)計的前景廣闊的電極結(jié)構(gòu)。 這項工作提供了一個“基本但靈活的方法，它既提高了硫的應(yīng)用，又提高了電池的循環(huán)穩(wěn)定性，”Xi說，“該單元或框架的改性，通過摻雜或聚合物涂層，可以將電池性能提升到一個全新的水平�！� 在應(yīng)用方面，這種新穎電池設(shè)計用離子/電子框架實現(xiàn)能量儲存的獨特集成，為基于拓撲（不涉及結(jié)構(gòu)變化為結(jié)晶固體）反應(yīng)的能量儲存系統(tǒng)打開了一扇門。 該課題組接下來要關(guān)注什么呢？“我們將專注于制作自立硫陰極系統(tǒng)，實現(xiàn)電池的高能量密度，這將涉及到剪裁新穎的電解質(zhì)成分并且建立鋰保護層以提高電池的電化學(xué)性能，”Xi指出。 |
