經濟日報訊記者蘇大鵬報道：近日，大連化物所吳忠帥研究員團隊發明了一種三維石墨烯/納米碳管多孔氣凝膠材料，并將其應用于鋰硫電池的硫單質載體和中間層一體化正極，獲得了兼具高體積能量密度和優異循環穩定性的鋰硫電池。相關研究成果發表在國際期刊《納米能源》上。

鋰硫電池被認為是一種非常具有應用前景的高比能電池。但由于硫單質存在質量密度低、導電性差，以及充放電過程中活性物質體積膨脹大，多硫化物穿梭嚴重等問題，導致其體積能量密度普遍較低、循環性能較差，大大限制了鋰硫電池的實際應用。因此，如何同時提高鋰硫電池的質量和體積能量密度，并延長其循環壽命是目前鋰硫電池應用研究的瓶頸之一。

該研究團隊開發出一種三維石墨烯/碳納米管多孔氣凝膠材料，并同時將其應用于鋰硫電池的硫單質載體和中間層，成功構筑出自支撐、無金屬集流體的一體化正極材料。該一體化正極材料具有很高的壓實密度、優異導電性、良好的機械柔性，將鋰硫電池的體積能量密度提高了3倍，而且有效解決了鋰硫電池中由于多硫化物穿梭而導致的循環穩定性差難題。在大電流的條件下，電池能夠穩定循環500圈，且容量幾乎沒有衰減，表現出優異的循環穩定性。這種硫單質載體和中間層一體化正極結構的設計策略為構建高體積能量密度、長循環壽命的鋰硫電池提供了新的思路。