硫模板技術(shù)可讓鋰電池再“瘦身” 有望實現(xiàn)“小體積”“高容量”

手機、筆記本電腦等如何更輕更薄，電動汽車如何擁有更長續(xù)航里程的電量……天津大學(xué)楊全紅研究團隊創(chuàng)新提出“硫模板法”，通過對高體積能量密度鋰離子電池負(fù)極材料設(shè)計，最終完成石墨烯對活性顆粒包裹的“量體裁衣”。借助這一技術(shù)，未來鋰離子電池有望進(jìn)一步“瘦身”，變得更輕薄耐用。最新一期《自然通訊》也在線發(fā)表了該研究成果。

用戶便攜性需求的提高以及使用空間的限制要求當(dāng)今鋰離子電池具備高的體積能量密度。納米技術(shù)可以使電池“更輕”，但由于納米材料較低的密度，“更小”成為橫亙在儲能領(lǐng)域科研工作者面前的一道難題。碳納米材料構(gòu)建的碳籠結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是解決錫、硅等非碳負(fù)極材料嵌鋰時巨大體積膨脹問題的主要手段，對碳籠結(jié)構(gòu)的精確定制是新型高性能負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)化必由之路。

楊全紅教授研究團隊基于石墨烯界面組裝，發(fā)明了對致密多孔碳籠精確定制的硫模板技術(shù)，利用石墨烯凝膠的毛細(xì)蒸發(fā)致密化策略，成功解決了碳材料高密度和孔隙率“魚和熊掌不可兼得”的瓶頸問題，成功得到了高密度的多孔碳材料。這種基于石墨烯組裝的碳籠結(jié)構(gòu)“量體裁衣”的設(shè)計思想可以拓展為普適化的下一代高能鋰離子電池和鋰硫電池、鋰空氣電池等電極材料的構(gòu)建策略，從而使儲能電池有望實現(xiàn)“小體積”“高容量”。