石墨烯材料在鋰硫電池中的應用

在傳統(tǒng)鋰離子電池中，正極材料因插層式的儲鋰機特種致其容量普遍較低，無法滿足快速上升的市場需求。因此，新型高能量密度二次電池的探索和研發(fā)成為了儲能領(lǐng)域的研究熱點，其中其中鋰硫電池就是其中之一。

為了獲得高性能的鋰硫電池，研究者對硫正極進行了多種手段的復合與改性研究，設(shè)計并制備了一系列具有新穎結(jié)構(gòu)和優(yōu)異性能的復合硫正極材料。其中，碳材料因其導電性高、結(jié)構(gòu)豐富、比表面積大等優(yōu)勢而得到了廣泛應用，而石墨烯這一新型碳材料在提升鋰硫電池性能方面有優(yōu)異表現(xiàn)。

石墨烯是優(yōu)異的電子導體，同時具有機械強度高、比表面積大等優(yōu)點，同時化學改性的石墨烯及石墨烯衍生物具有一系列能為負載供應諸多活性位點的表面官能團，因此石墨烯在復合硫正極材料中得到了廣泛的應用。一方面，石墨烯材料被用作硫正極的導電載體，彌補硫?qū)щ娦圆畹娜毕?；另一方面，通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計與表面改性，石墨烯還能夠抑制多硫化物的溶解。

石墨烯鋰離子電池材料極高的電導率可以彌補硫顆粒導電性差的問題，因此石墨烯材料多被設(shè)計成負載硫單質(zhì)的導電基體或者導電網(wǎng)絡，比如石墨烯泡沫結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)石墨烯與硫在納米尺度的均勻復合，能夠為硫供應快速與高效的電子傳輸通道，同時納米孔還能夠有效束縛多硫化物。

鋰硫電池由于其理論比容量、比能量高，原料價廉易得，在未來電化學儲能領(lǐng)域中將極具競爭力，假如通過石墨烯的應用能夠改善鋰硫電池實際容量低、循環(huán)性能差和信率性能不佳等缺點，在不遠的將來，鋰硫電池的表現(xiàn)可能會給我們帶來更多驚喜。