杨全红

(天津大学化工学院，天津化学化工协同创新中心，天津300072)

石墨烯泡沫/还原氧化石墨烯气凝胶杂化嵌套网络材料用于高性能锂硫电池

杨全红

(天津大学化工学院，天津化学化工协同创新中心，天津300072)

随着能源消耗和需求的不断增长，可开发利用的石油资源日益枯竭，解决能源消耗和随之而来的环境污染的冲突已经成为一个全球化的问题，因此对洁净能源太阳能和风能的开发利用迫在眉睫，而利用这些能源需要安全、低成本、高能量密度和长寿命的电化学储能器件来实现。目前锂离子电池的实验室比能量虽已达到250 Wh∙kg－1，但受正极材料比容量进一步提高的限制，其比能量很难再有大的提高，而且通过提高充电电压来增加比能量的途径将加剧安全问题，因而发展新的电化学储能体系势在必行。

在新的电化学储能体系中，以金属锂为负极、单质硫为正极的锂硫电池的理论比能量可达2600 Wh∙kg－1，远高于现阶段所使用的锂离子二次电池。此外，单质硫廉价、环境友好的特点又使该体系极具商业价值1。然而，目前研究者大多为了追求高的放电比容量和长的循环寿命，而忽视了电池正极极片上硫的负载量问题。这一问题被称为“双低”问题，即极片的低硫含量和低载硫量，如极片的载硫量普遍小于2 mg∙cm－2(更多报道的是小于1 mg∙cm－2)，硫含量普遍小于70%(w)2。通过数据换算3，对应的正极极片的面积比容量约为0.4－2 mAh∙cm－2，而通常已经商业化的锂离子电池的面积比容量约为4 mAh∙cm－2。……