天津大学科研团队“变小”锂离子电池

手机、笔记本电脑等电子消费品如何更轻更薄，电动汽车如何在有限的车体空间内拥有更长续航里程的电量……随着人们对储能需求的日趋旺盛，对二次电池性能也提出了越来越高的要求。纳米技术可以使电池“更轻”“更快”，但由于纳米材料较低的密度，“更小”成为横亘在储能领域科研工作者面前的一道难题。国家杰出青年科学基金获得者、天津大学杨全红教授研究团队提出了“硫模板法”，通过对高体积能量密度锂离子电池负极材料的设计，最终完成石墨烯对活性颗粒包裹的“量体裁衣”，使锂离子电池变得“更小”成为可能。该成果1月26日在线发表在《自然通讯(Nature Communications)》上。

碳纳米材料构建的碳笼结构被认为是解决锡、硅等非碳负极材料嵌锂时巨大体积膨胀问题的主要手段，但是在碳缓冲网络的构建过程中，常常引入过多的预留空间，限制了锂离子电池负极体积性能的发挥。因此对碳笼结构的精确定制，不仅是重要的学术难题，也是新型高性能负极材料产业化的必由之路。

这种基于石墨烯组装的碳笼结构“量体裁衣”的设计思想可以拓展为普适化的下一代高能锂离子电池和锂硫电池、锂空气电池等电极材料的构建策略。