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中科院制備出新型石墨烯-多孔碳球復合納米材料

來(lái)源：中科院更新時(shí)間：2016-12-08 08:40:07 瀏覽次數：

鋰硫電池

　　近日，中國科學(xué)院馬衍偉團隊開(kāi)發(fā)出一種具有多級次微觀(guān)結構的新型石墨烯-多孔碳球復合納米材料。該碳復合材料兼具石墨烯納米片和多孔碳納米球的優(yōu)點(diǎn)，具有3182 m²/g的超高比表面積和1.93 cm³/g的大孔隙率。采用該碳納米材料，制備出了高性能鋰硫電池正極。
　　從微觀(guān)結構來(lái)看，這種碳復合材料以石墨烯納米片作為骨架，表面分散附著(zhù)直徑約為200nm的碳球，其內部含有主要為1-3nm的多級次介微納米多孔結構，共同構成多級次的碳-碳復合納米結構（如下圖1所示）。

圖1 基于石墨烯多級次復合材料的碳硫正極結構示意圖以及電化學(xué)性能

圖1 基于石墨烯多級次復合材料的碳硫正極結構示意圖以及電化學(xué)性能

　　由于超高的比表面積和孔隙率，制備的碳硫復合正極即使在大的硫負載率（74.5%）下，仍可發(fā)揮1250 mAh/g的比容量（0.2 C）。循環(huán)充放電100次后，仍可保持916 mAh/g的比容量。在2C電流下循環(huán)充放電450次，容量保持率約為98%。這表明該研究提出的零維&二維多級次復合納米結構設計，發(fā)揮了石墨烯和多孔碳球的協(xié)同效應，有效地分散、限域硫正極，提高了電化學(xué)活性、避免了硫的穿梭效應，為開(kāi)發(fā)高容量、長(cháng)循環(huán)性能鋰硫電池以及其它儲能器件提供了新的思路。

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