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当你将薄层的神奇材料石墨烯片包裹在一种新型功能硫电极上，巧妙地将储能单元和电子/离子传送网络结合起来，会得到什么呢？答案是专为可充电锂硫电池设计的一种前景斐然的电极结构。 锂硫电池具有巨大的商业前景，因为他们的理论能量密度明显高于已相当成熟的锂离子电池。
 当你将薄层的神奇材料石墨烯片包裹在一种新型功能硫电极上，巧妙地将储能单元和电子/离子传送网络结合起来，会得到什么呢？答案是专为可充电锂硫电池设计的一种前景斐然的电极结构。 锂硫电池具有巨大的商业前景，因为他们的理论能量密度明显高于已相当成熟的锂离子电池。 在由AIP出版的APL材料中，由剑桥大学的Vasant Kumar博士和北京理工大学的陈人杰（Renjie Chen）领导的研究小组描述道他们设计的纳米级多功能硫电极能够解决相关性能问题，例如低效和容量衰减。 最近，金属有机骨架（MOF）由于其在储氢、二氧化碳封存、催化和膜等广泛应用吸引了许多关注。为制造他们设计的电极，该小组以MOF为模板以生产一个导电多孔碳笼结构，其中硫为受体，每个硫-碳纳米颗粒充当进行电化学反应的能量储存单元。 “我们的碳骨架作为一个物理屏障限制了多孔结构中活性材料的活动，”剑桥大学的科学家Kai Xi解释道，“这改善循环稳定性并提高了效率”。他们还发现，通过在薄层柔性石墨烯片内进一步包裹硫-碳储能单元，可以加快电子和离子的运输。 提升容量后会有什么改变？据该小组所说，通过具有高导电性的互连石墨烯网络，快速电荷转移动力学将成为可能。他们的工作表明，导电连接的多孔骨架复合结构是一种为可充电电池设计的前景广阔的电极结构。 这项工作提供了一个“基本但灵活的方法，它既提高了硫的应用，又提高了电池的循环稳定性，”Xi说，“该单元或框架的改性，通过掺杂或聚合物涂层，可以将电池性能提升到一个全新的水平。” 在应用方面，这种新颖电池设计用离子/电子框架实现能量储存的独特集成，为基于拓扑（不涉及结构变化为结晶固体）反应的能量储存系统打开了一扇门。 该课题组接下来要关注什么呢？“我们将专注于制作自立硫阴极系统，实现电池的高能量密度，这将涉及到剪裁新颖的电解质成分并且建立锂保护层以提高电池的电化学性能，”Xi指出。 |
