手機、筆記本電腦等如何更輕更薄，電動汽車如何擁有更長續(xù)航里程的電量……天津大學楊全紅研究團隊創(chuàng)新提出“硫模板法”，通過對高體積能量密度鋰離子電池負極材料設(shè)計，最終完成石墨烯對活性顆粒包裹的“量體裁衣”。借助這一技術(shù)，未來鋰離子電池有望進一步“瘦身”，變得更輕薄耐用。最新一期《自然通訊》也在線發(fā)表了該研究成果。

用戶便攜性需求的提高以及使用空間的限制要求當今鋰離子電池具備高的體積能量密度。納米技術(shù)可以使電池“更輕”，但由于納米材料較低的密度，“更小”成為橫亙在儲能領(lǐng)域科研工作者面前的一道難題。碳納米材料構(gòu)建的碳籠結(jié)構(gòu)被認為是解決錫、硅等非碳負極材料嵌鋰時巨大體積膨脹問題的主要手段，對碳籠結(jié)構(gòu)的精確定制是新型高性能負極材料產(chǎn)業(yè)化必由之路。

楊全紅教授研究團隊基于石墨烯界面組裝，發(fā)明了對致密多孔碳籠精確定制的硫模板技術(shù)，利用石墨烯凝膠的毛細蒸發(fā)致密化策略，成功解決了碳材料高密度和孔隙率“魚和熊掌不可兼得”的瓶頸問題，成功得到了高密度的多孔碳材料。這種基于石墨烯組裝的碳籠結(jié)構(gòu)“量體裁衣”的設(shè)計思想可以拓展為普適化的下一代高能鋰離子電池和鋰硫電池、鋰空氣電池等電極材料的構(gòu)建策略，從而使儲能電池有望實現(xiàn)“小體積”“高容量”。