當(dāng)你將薄層的神奇材料石墨烯片包裹在一種新型功能硫電極上，巧妙地將儲(chǔ)能單元和電子/離子傳送網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來，會(huì)得到什么呢？答案是專為可充電鋰硫電池設(shè)計(jì)的一種前景斐然的電極結(jié)構(gòu)。
　　鋰硫電池具有巨大的商業(yè)前景，因?yàn)樗麄兊睦碚撃芰棵芏让黠@高于已相當(dāng)成熟的鋰離子電池。
　　在由AIP出版的APL材料中，由劍橋大學(xué)的Vasant Kumar博士和北京理工大學(xué)的陳人杰（Renjie Chen）領(lǐng)導(dǎo)的研究小組描述道他們設(shè)計(jì)的納米級多功能硫電極能夠解決相關(guān)性能問題，例如低效和容量衰減。
　　最近，金屬有機(jī)骨架（MOF）由于其在儲(chǔ)氫、二氧化碳封存、催化和膜等廣泛應(yīng)用吸引了許多關(guān)注。為制造他們設(shè)計(jì)的電極，該小組以MOF為模板以生產(chǎn)一個(gè)導(dǎo)電多孔碳籠結(jié)構(gòu)，其中硫?yàn)槭荏w，每個(gè)硫-碳納米顆粒充當(dāng)進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)的能量儲(chǔ)存單元。
　　“我們的碳骨架作為一個(gè)物理屏障限制了多孔結(jié)構(gòu)中活性材料的活動(dòng)，”劍橋大學(xué)的科學(xué)家Kai Xi解釋道，“這改善循環(huán)穩(wěn)定性并提高了效率”。他們還發(fā)現(xiàn)，通過在薄層柔性石墨烯片內(nèi)進(jìn)一步包裹硫-碳儲(chǔ)能單元，可以加快電子和離子的運(yùn)輸。
　　提升容量后會(huì)有什么改變？據(jù)該小組所說，通過具有高導(dǎo)電性的互連石墨烯網(wǎng)絡(luò)，快速電荷轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)將成為可能。他們的工作表明，導(dǎo)電連接的多孔骨架復(fù)合結(jié)構(gòu)是一種為可充電電池設(shè)計(jì)的前景廣闊的電極結(jié)構(gòu)。
　　這項(xiàng)工作提供了一個(gè)“基本但靈活的方法，它既提高了硫的應(yīng)用，又提高了電池的循環(huán)穩(wěn)定性，”Xi說，“該單元或框架的改性，通過摻雜或聚合物涂層，可以將電池性能提升到一個(gè)全新的水平。”
　　在應(yīng)用方面，這種新穎電池設(shè)計(jì)用離子/電子框架實(shí)現(xiàn)能量儲(chǔ)存的獨(dú)特集成，為基于拓?fù)洌ú簧婕敖Y(jié)構(gòu)變化為結(jié)晶固體）反應(yīng)的能量儲(chǔ)存系統(tǒng)打開了一扇門。
　　該課題組接下來要關(guān)注什么呢？“我們將專注于制作自立硫陰極系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電池的高能量密度，這將涉及到剪裁新穎的電解質(zhì)成分并且建立鋰保護(hù)層以提高電池的電化學(xué)性能，”Xi指出。


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