用于鋰硫電池的碳納米復(fù)合材料

傳統(tǒng)嵌鋰化合物陽(yáng)極的鋰電池在各種便攜式電子設(shè)備上得到廣泛應(yīng)用，但是其不能滿足新興電動(dòng)汽車行業(yè)的需求，因而需要開發(fā)出具有更高能量密度的電池系統(tǒng)來(lái)解決該問題，才能推進(jìn)電動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展。鋰硫電池因具有極高的能量密度，因此是下一代最具潛力的電池系統(tǒng)。但是，由于鋰硫電池存在硫的電導(dǎo)率低、多硫化物溶解遷移等問題，因此阻礙了其應(yīng)用。而通過(guò)改進(jìn)鋰硫電池電極材料，則能夠解決鋰硫電池存在的問題。

由于碳納米材料具有良好的導(dǎo)電性，因此將其用作鋰硫電池的陽(yáng)極材料則能夠提高陽(yáng)極的導(dǎo)電性。但是，碳納米材料也存在一定的缺陷，即會(huì)喪失納米結(jié)構(gòu)的特性，同時(shí)碳納米材料在溶劑中的分散性也限制了其應(yīng)用。對(duì)此，考慮將碳納米材料與其它功能性納米材料復(fù)合，以形成分散性好、性能穩(wěn)定的碳納米復(fù)合材料，這樣不僅能夠提高電池陽(yáng)極的導(dǎo)電性，而且能夠抑制硫離子向陰極的擴(kuò)散以及充放電過(guò)程中一些反應(yīng)活性物質(zhì)的體積膨脹。

制備碳納米復(fù)合材料的方法有多種，主要包括化學(xué)氣相沉積法、水熱/溶劑熱法、模板法和溶膠/凝膠法。對(duì)制造的碳納米復(fù)合材料需要采用原位表征技術(shù)進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)的檢驗(yàn)，確保內(nèi)部形成納米級(jí)結(jié)構(gòu)。常用的原位表征技術(shù)包括X射線衍射技術(shù)、掃描電子顯微鏡技術(shù)、透射電子顯微鏡技術(shù)以及拉曼光譜儀。

應(yīng)用碳納米復(fù)合材料后的鋰硫電池除具有極高的能量密度，還具有質(zhì)量減輕、材料成本降低和使用安全性提高等特點(diǎn)。

刊名：Science Direct（英）

刊期：2017年第4期

作者：Lars Borchardt

編譯：王祥