複合碳納米材料提升電池能量密度

在科技部“973”計劃、國家自然科學基金項目的支持下，中國科學院福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室官輪輝研究小組與新加坡南洋理工大學徐梽川博士合作，通過新穎的結構設計，將多壁碳納米管填充在空心的多孔碳納米管中，合成出了一種新型的管中管複合碳納米材料。

該材料提高了硫的導電性，抑製了多硫化物的溶解，並提供大的孔體積來提高硫的負載量。合成的硫/碳複合材料作為鋰硫電池的正極材料，表現出高的比容量、良好的循環性能和優異的倍率性能。該研究表明，設計合成具有大孔體積的複合碳材料可作為一種有效的策略來提高鋰硫電池的電化學性能和能量密度，相關研究成果發表在《先進材料》上。

鋰硫電池的能量密度是目前商品化鋰離子電池的3~5倍，同時硫具有成本低、環境友好、安全性能高等優點，能很好地滿足未來動力電池的需要。然而在實際應用中，鋰硫電池存在著硫的電導率低、放電過程中多硫化物的溶解以及充電過程中硫電極的體積膨脹等問題，這些問題導致硫正極的循環壽命短、容量衰減快以及能量效率低，從而限製了鋰硫電池的實際應用。