中國科學院金屬研究所先進炭材料研究部以天然棉花為前驅體，經過高溫碳化，制備出具有高導電性的三維空心碳纖維泡沫，最終獲得硫的面密度最高可達21.2 mg cm-2的三維空心碳纖維泡沫硫正極。成果近日發表于《先進材料》。
據了解，鋰硫電池被視為最有發展前景的下一代高能量電化學儲能系統之一。然而基于多電子反應的鋰硫電池在充放電過程中，會產生“穿梭效應”，造成不可逆容量損失，嚴重制約了鋰硫電池的實用化進程。
新碳/硫復合電極可提供兼具短程和長程的多級導電網絡，實現較高的硫利用率。研究同時提出了利用空心碳纖維泡沫對電解液超高的吸液率，使其在吸收電解液的同時，也將溶于電解液的多硫化物限制在正極區域，阻止了多硫化物向負極的擴散，從而有效抑制了“穿梭效應”，保證了良好的循環穩定性。這種復合電極在循環150次之后，可實現70%的容量保持率。
研究不僅展示了以天然物質為原料制備高導電性碳材料的方法，還提出了抑制鋰硫電池“穿梭效應”的新思路，為開發高性能高面容量的鋰硫電池開辟了新的途徑。
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