效果简介
锂硫电池（LSB）因为其超高的能量密度而成为最有出路的下一代电化学储能体系之一，备受重视。但是，LSB的开发和使用依然遭到一些首要技能妨碍的困扰，例如硫的绝缘性，中心多硫化物的络绎效应以及急剧的体积胀大。为了战胜这些应战，已选用各种战略来前进LSB的功能。
本文西安交通大学纳米科学与工程技能学院（姑苏）金宏 副研讨员在Int. J. Energy Res期刊宣布“Novel construction of nanostructured carbon materials as sulfur hosts for advanced lithium‐sulfur batteries”的总述，着重于总结用于高档LSB的新式纳米碳载体的首要开展。引进碳纳米管，石墨烯和碳球可增进咱们对LSB形态学影响的了解。异质原子掺杂 总结了共同的空心结构，以研讨充电/放电进程中的化学键合效应。评论了有机结构衍生的碳结构，以启示咱们找到前进LSB功能的新颖途径。最终提出了LSBs中纳米结构碳的定论和展望，并评论了LSBs进一步开展中的应战。
图文导读
图1、锂离子电池体系的短板示意图
2 LI‐S电池概述
图2、A，Li-S电池的内部结构和充电/放电进程的示意图；B，锂电池的电压曲线
对正极资料的改善办法首要是：（a）将杰出电导率的资料与硫作为正极结合以增强电导率。（b）多样化的多孔纳米结构的规划可按捺络绎效应并调理充电/放电进程中的体积改变。硫碳复合资料是一种有用的改善计划。现在，许多研讨人员已采纳办法将硫与碳资料结合起来，以前进LSB的全体功能。
3种用于高档锂电池的纳米结构碳资料
各种碳纳米资料是硫的最常用基质，如图所示 。碳资料具有许多长处。（a）杰出的导电性。硫的电绝缘使其难以独自用作阴极。将碳作为导电载体与硫结合能够有用前进硫阴极的电导率。（b）多孔结构。（c）稳定性。碳资料不能与硫和电解质的活性物质反响，然后有用地保证了电极资料的稳定性。（d）低密度。碳资料具有较小的密度，能够更好的下降电极的分量。（e）较高的比外表积。碳结构的高比外表积为活性物质的最大使用供给了更多的电化学方位，这对电池功能产生了积极影响。（f）原资料来历广泛。
图3、用于高档Li‐S电池的各种碳纳米资料
结果与展望
近年来，许多研讨会集在纳米碳主体的结构规划上，以完成LSB的功能前进，并取得了一些发展。这篇总述从很多的陈述中得出了一些有关规划先进的纳米结构碳基质的重要定论和原理。
（a）碳纳米资料的微孔和中孔结构对约束多硫化物的溶解和按捺络绎效应具有至关重要的效果。
（b）中空碳纳米资料在习惯充放电进程中LSB的体积胀大以及高硫负荷方面发挥了及其重要的效果。
（c）3D分层多孔结构可有用增强离子电荷转移，一起按捺络绎效应和体积胀大，保证高硫含量。
（d）恰当组合微孔，中孔和大孔的碳纳米资料的结构规划是处理LSB阴极问题的有用战略。
（e）作为新式资料，具有优异特性和共同纳米结构的各种有机骨架被以为具有极大的潜力，可促进LSB的功能，例如保证高硫含量。
除了规划用于完成物理约束的碳基质外，化学改性在前进功能方面也起着及其重要的效果。异质原子掺杂能够在主体碳资料中发挥及其重要的效果。少数杂原子掺杂能够使多孔碳的外表官能团增强电子传导性，促进硫的吸附，进一步按捺了络绎效应。因而，使用恰当的杂原子掺杂的长处来组成具有官能团的碳基质能够轻松又有用地前进LSB的功能。此外，具有高催化活性的金属催化剂能够大幅度的前进氧化复原反响动力学，加快多硫化锂的转化率，然后削减循环进程中硫的丢失。因而，增加金属催化剂到碳基体为个LSB的进一步增强一个有出路的办法。
虽然在杂乱结构和改性碳纳米资料的规划方面取得了前进，但仍需要不断探究以促进LSB的商业使用。应从阴极，阳极，隔阂和电解质等方面全面考虑进一步优化和开发LSB。碳基质是促进LSB功能的根本和关键步骤。它能够轻松又有用地增强阴极的全体导电性，而对碳结构的物理约束能够缓解多硫化物离子向电解质乃至阳极外表的分散。为了延伸LSB的循环寿数，必不可少的是选用改性隔板来按捺多硫化锂的转运。还有必要优化电解质，因为它很简单在阳极外表分化并导致容量敏捷下降。因为锂金属是LSB中的阳极，因而有必要开发固态LSB以防止安全问题，例如隔板决裂和锂树枝状晶体引起的短路焚烧。因而，LSB的开发应考虑到阴极，阳极，电解质和其他要素的归纳特性，然后完成全体功能的前进。
参考文献：
Novel construction of nanostructured carbon materials as sulfur hosts for advanced lithium‐sulfur batteries
https://doi.org/10.1002/er.4911
