锂硫电池新材料：由环境杀手到变废为宝

NaturePortfolio · 公众号 · 科研 · 2017-10-17 07:37

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科学家不仅致力于为人们创造更好的生活，也为地球创造更绿色的未来。一个印度的科研团队利用工业废料成功合成了一种新的电池材料，用绿色方法储存绿色能源。文章 Sustainable Sulfur-rich Copolymer/Graphene Composite as Lithium-Sulfur Battery Cathode with Excellent Electrochemical Performance 发表在2016年4月的《科学报告》上。

近年来，研究电池的科学家逐渐将注意力从高性能转向可持续发展，锂硫电池（Li-S）应运而生。作为阴极的单质硫能量密度高（2600 Wh kg−1），价格低，对环境友好。然而，现有的单质硫阴极仍有许多不足，其中之一是硫电极的溶解问题。

为了解决这些问题，来自印度希夫·纳达尔大学的Bimlesh Lochab与来自印度理工学院的Sagar Mitra及同事采用一种新的富硫共聚物作为锂硫电池的阴极。他们利用两种主要的工业废料——来自石油废料的硫和来自农业废料的腰果酚——合成一种名为poly (S-r-C-a) 的共聚物。这种富硫共聚物能减少活性物质在电解液中的溶解，自放电率也比单质硫电极低，说明该共聚物对硫单元具有化学限制作用。此外，共聚物中的有机硫部分抑制了不可逆放电终止产物在电极表面的沉淀，从而提高了锂硫电池的电化学性能。每克硫共聚物在第二个充放电周期中保有892mAh的可充电容量，以200mAg-1的电流充放50次后容量为528mAhg-1。

（a）S90共聚物制备的示意图；（b）通过不可持续和可持续的途径减少的石墨烯氧化物制备；（c）rGO _（NS）和r-GO _{（

S

）} 的拉曼光谱。

Ghosh et al.

为了更好地发挥硫共聚物的电化学性能，他们还采用由绿色方法制造的还原氧化石墨烯（rGO）作为导电填料。作者指出，这样生产出的原电池不仅绿色环保，经济可行，而且容量和性能也有所提高，在200mAg-1电流充放100次后仍保有约975 mA h g−1的容量，每次充放电容量损失0.15%，并且在2000 mAg-1电流充放500次以上仍保持稳定性能。 ⓝ

Sci Rep|doi:10.1038/srep25207

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Sustainable Sulfur-rich Copolymer/Graphene Composite as Lithium-Sulfur Battery Cathode with Excellent Electrochemical Performance