硫模板技术可让锂电池再“瘦身” 有望实现“小体积”“高容量”

手机、笔记本电脑等如何更轻更薄，电动汽车如何拥有更长续航里程的电量……天津大学杨全红研究团队创新提出“硫模板法”，通过对高体积能量密度锂离子电池负极材料设计，最终完成石墨烯对活性颗粒包裹的“量体裁衣”。借助这一技术，未来锂离子电池有望进一步“瘦身”，变得更轻薄耐用。最新一期《自然通讯》也在线发表了该研究成果。

用户便携性需求的提高以及使用空间的限制要求当今锂离子电池具备高的体积能量密度。纳米技术可以使电池“更轻”，但由于纳米材料较低的密度，“更小”成为横亘在储能领域科研工作者面前的一道难题。碳纳米材料构建的碳笼结构被认为是解决锡、硅等非碳负极材料嵌锂时巨大体积膨胀问题的主要手段，对碳笼结构的精确定制是新型高性能负极材料产业化必由之路。

杨全红教授研究团队基于石墨烯界面组装，发明了对致密多孔碳笼精确定制的硫模板技术，利用石墨烯凝胶的毛细蒸发致密化策略，成功解决了碳材料高密度和孔隙率“鱼和熊掌不可兼得”的瓶颈问题，成功得到了高密度的多孔碳材料。这种基于石墨烯组装的碳笼结构“量体裁衣”的设计思想可以拓展为普适化的下一代高能锂离子电池和锂硫电池、锂空气电池等电极材料的构建策略，从而使储能电池有望实现“小体积”“高容量”。