用于锂硫电池的碳纳米复合材料

用于锂硫电池的碳纳米复合材料

传统嵌锂化合物阳极的锂电池在各种便携式电子设备上得到广泛应用，但是其不能满足新兴电动汽车行业的需求，因而需要开发出具有更高能量密度的电池系统来解决该问题，才能推进电动汽车行业的发展。锂硫电池因具有极高的能量密度，因此是下一代最具潜力的电池系统。但是，由于锂硫电池存在硫的电导率低、多硫化物溶解迁移等问题，因此阻碍了其应用。而通过改进锂硫电池电极材料，则能够解决锂硫电池存在的问题。

由于碳纳米材料具有良好的导电性，因此将其用作锂硫电池的阳极材料则能够提高阳极的导电性。但是，碳纳米材料也存在一定的缺陷，即会丧失纳米结构的特性，同时碳纳米材料在溶剂中的分散性也限制了其应用。对此，考虑将碳纳米材料与其它功能性纳米材料复合，以形成分散性好、性能稳定的碳纳米复合材料，这样不仅能够提高电池阳极的导电性，而且能够抑制硫离子向阴极的扩散以及充放电过程中一些反应活性物质的体积膨胀。

制备碳纳米复合材料的方法有多种，主要包括化学气相沉积法、水热/溶剂热法、模板法和溶胶/凝胶法。对制造的碳纳米复合材料需要采用原位表征技术进行微观结构的检验，确保内部形成纳米级结构。常用的原位表征技术包括X射线衍射技术、扫描电子显微镜技术、透射电子显微镜技术以及拉曼光谱仪。

应用碳纳米复合材料后的锂硫电池除具有极高的能量密度，还具有质量减轻、材料成本降低和使用安全性提高等特点。

刊名：Science Direct（英）

刊期：2017年第4期

作者：Lars Borchardt

编译：王祥