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立异特区研究组研究员吴忠帅团队成长了一种三维石墨烯/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央层一体化正极，获得高体积能量密度和优异轮回不乱性的锂硫电池。相关研究功效揭橥在《纳米能源》（Nano Energy）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。但因为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性物质体积膨胀大（78.7%）、多硫化物穿梭严重等问题，导致其固然质量密度较高，但体积能量密度遍及较低、轮回机能较差，这大大限制了锂硫电池的实际应用。是以，若何同时提高锂硫电池的质量和体积能量密度，并耽误其轮回寿命是今朝锂硫电池应用研究的瓶颈之一。
该研究团队斥地出一种三维石墨烯/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央层，成功修建出自撑持、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、精巧的机械柔性，不光实现了高的体积硫载量（1.64g/cm3），显著提高了锂硫电池的体积能量密度（1615Ah/L），并且有效地按捺了多硫化物穿梭的效应。在2C的大电流密度的前提下，电池可以不乱轮回500圈，且容量几乎没有衰减，示意出优异的轮回不乱性。这种硫单质载体和中央层一体化正极构造的设计策略为构建高体积能量密度、长轮回寿命的锂硫电池供应了新的思路。
上述工作获得国度天然科学基金、国度重点研发规划等的帮助。
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
