尋夢新聞LINE@每日推播熱門推薦文章，趣聞不漏接❤️
奈米科學：CaO使石墨烯層次結構成為高功率鋰硫電池！
結構層次是生物世界的基石，也是我們從大自然中學到的最重要的教訓，用於開發用於能量轉換和儲存的各種應用的巧妙的分層多孔材料。最近，由清華大學張強教授主管的一個來自中國的研究小組，通過多功能化學氣相沉積（CVD）在CaO模板上開發出一種新型的分級多孔石墨烯（HPG），用於高功率鋰- 硫（ Li-S）電池。這項工作發表在高級功能材料雜誌上。
由於對可持續能源系統和便攜式儲能設備的迫切需求，Li-S電池被認為是下一代儲能設備最有前途的替代品，因為其理論能量密度高達2600 Wh kg-1，低成本，環保，「張教授說。「盡管有這些優點，但由於硫和硫化鋰的固有絕緣，多硫化物的穿梭效應，以及操作過程中陰極材料的巨大體積變化，實際應用仍然面臨著巨大的挑戰，研究人員一直在尋求開發具有可調結構等級和表面特徵的分層奈米碳材料，用作Li-S陰極支架，以有效地解決這些問題。分層多孔材料分別在不止一個長度尺度上具有不同性質和作用的孔隙率。對於改善Li-S電池性能非常重要。
然而，採用多步驟過程的策略或/和多尺度模板主要用於獲得等級的孔隙度。它總是複雜且不利於結構規則，」研究生和第一作者程唐說，Cheng首次提出了分級多孔CaO顆粒作為石墨烯容易CVD生長的有效催化模板。CaO是一種非常普遍且有前途的材料，具有低成本，易於純化和有希望的循環利用。此外，可以容易地獲得CaO的各種分層結構，使其成為製造具有可調結構層次的HPG材料的通用策略。
基於這一概念，他們獲得了石墨烯的分層多孔結構，具有豐富的微觀內部空位，中等皺紋孔和宏觀支撐腔。它可以作為Li-S電池陰極的有利支架，具有更高的硫利用率，高放電容量和效率，優異的穩定性和優異的倍率性能。小介孔有助於硫和多硫化物的捕獲;具有高SSA的微孔和有缺陷的石墨烯層適應高硫負載並具有緊密親和力;互連的大介孔和大孔縮短了離子和電解質的傳輸距離。
我們希望分層多孔石墨烯材料的新型製造策略能夠改善陰極支架的性能，以做到Li-S電池的實際應用。」羌說。通過更細致的層次結構設計和額外的表面修改，預計會有進一步的改進。這里提出的想法開辟了用金屬氧化物催化劑開發奈米結構石墨烯的新觀點，這種催化劑對於可調結構，可變特性和有前景的應用而言是新鮮但多功能的。