近日， 我院錢逸泰院士團隊熊勝林教授課題組在鋰硫電池正極材料的研究方面取得重要進展。研究人員利用一種微孔和空心孔徑結(jié)構(gòu)并存的一維管狀碳材料為載體，成功的應用到鋰硫電池的研究中。相關研究成果以“Hierarchical Carbon Nanotubes with a Thick Microporous Wall and Inner Channel as Efficient Scaffolds for Lithium–Sulfur Batteries”為題在線發(fā)表在《先進功能材料》（Adv. Funct. Mater.，2016，DOI: 10.1002/adfm.201504835；I.F. = 11.805）。該研究論文的第一作者是我院2014級博士生弭侃。
鋰硫電池作為一種新型的二次電池，近幾年來越發(fā)受到各國研究人員的青睞。由于作為正極活性物質(zhì)的硫單質(zhì)具有儲量豐富，價格低廉等諸多優(yōu)點并且硫的理論比容量和能量密度分別高達1672 mAh g?1和2600 Wh kg?1，遠高于現(xiàn)在市場化的鋰離子電池；故而，鋰硫電池被認為是一種非常有潛力的儲能系統(tǒng)。但是由于單質(zhì)硫的導電性極低，相應的多硫化物在外側(cè)電解液中的擴散，硫和放電產(chǎn)物在充放電過程中的體積膨脹造成的結(jié)構(gòu)塌陷等問題限制了鋰硫電池的進一步應用。
針對上述挑戰(zhàn)，熊勝林教授研究組利用水熱合成技術，經(jīng)過高溫煅燒等步驟，制備了一種獨特結(jié)構(gòu)的管狀碳材料，進一步通過熔融-擴散的方法獲得碳-硫復合材料。該碳材料外側(cè)管壁具有富含豐富的微孔孔道，可以有效的吸附多硫化物的溶出；而中間的空腔部分不僅可以負載更多的硫單質(zhì)，還可以起到在電化學反應過程中緩解其體積膨脹的作用。兩者的結(jié)合保證了復合材料良好的電化學性能。同時，通過對不同放電截止電壓的對比，實現(xiàn)了該種硫碳復合材料在合適的工作電壓窗口下容量的最大化。該研究成果為鋰硫電池碳載體的優(yōu)化設計提供了合理的方向。
附文論鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201504835/full
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