用于鋰硫電池的碳納米復合材料

用于鋰硫電池的碳納米復合材料

傳統嵌鋰化合物陽極的鋰電池在各種便攜式電子設備上得到廣泛應用，但是其不能滿足新興電動汽車行業的需求，因而需要開發出具有更高能量密度的電池系統來解決該問題，才能推進電動汽車行業的發展。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。但是，由于鋰硫電池存在硫的電導率低、多硫化物溶解遷移等問題，因此阻礙了其應用。而通過改進鋰硫電池電極材料，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電性，因此將其用作鋰硫電池的陽極材料則能夠提高陽極的導電性。但是，碳納米材料也存在一定的缺陷，即會喪失納米結構的特性，同時碳納米材料在溶劑中的分散性也限制了其應用。對此，考慮將碳納米材料與其它功能性納米材料復合，以形成分散性好、性能穩定的碳納米復合材料，這樣不僅能夠提高電池陽極的導電性，而且能夠抑制硫離子向陰極的擴散以及充放電過程中一些反應活性物質的體積膨脹。

制備碳納米復合材料的方法有多種，主要包括化學氣相沉積法、水熱/溶劑熱法、模板法和溶膠/凝膠法。對制造的碳納米復合材料需要采用原位表征技術進行微觀結構的檢驗，確保內部形成納米級結構。常用的原位表征技術包括X射線衍射技術、掃描電子顯微鏡技術、透射電子顯微鏡技術以及拉曼光譜儀。

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

刊名：Science Direct（英）

刊期：2017年第4期

作者：Lars Borchardt

編譯：王祥