研究人员开发了一种独立还原性氧化石墨烯气凝胶(r-GO)

瑞典查尔默斯理工大学的研究人员开发了一种独立还原性氧化石墨烯气凝胶(r-GO)，可作为催化剂锂硫电池中硫的电化学氧化还原反应的支撑电极。

介孔基质由r-GO层构成，为电化学反应提供场所，为电子提供高导电通路。高孔结构很容易被通道溶溶液渗透，使硫活性物质在导电石墨烯基体中均匀分布，并确保有效的电化学反应。这是由高容量3.4毫安时cm-2-在高质量负载-3.2mgcm-2的阴极硫-和总硫负载在Li-S电池是甚至两倍(6.4mgcm-2)。

氧化石墨烯气凝胶帮助锂硫电池获得新的能量密度

石墨烯气凝胶具有高孔隙率的特性，可以充分吸收硫，从而使catholyte的概念物有所值。

此外，氧基的存在在r-GO气凝胶结构中稳定了循环性能，而使用无氟catholyte的Li-S细胞在350个循环后的容量保持率为85%。一篇关于他们工作的论文发表在《电源杂志》上。传统的锂离子电池由四个部分组成:两个表面涂有活性物质的支撑电极;电解质;以及作为物理屏障的分离器，它在允许离子转移的同时防止两个电极之间的接触。

研究人员之前曾尝试将阴极和电解质结合成一种液体-一种电解质。这一概念可以帮助电池减轻重量，并提供更快的充电速度和更好的供电能力。现在，随着石墨烯气凝胶的发展，这一概念已被证明是可行的，并提供了有希望的结果。

拿一个标准的硬币电池盒，研究人员首先插入一层薄薄的多孔石墨烯气凝胶。然后，一种富含硫的溶液——电解质——被添加到电池中。高度多孔的气凝胶作为支撑，像海绵一样吸收溶液。

石墨烯气凝胶的多孔结构是关键。它吸收了大量的泻盐，给你足够高的硫负荷，使泻盐的概念值得。这种半液态的泻药在这里是必不可少的。它允许硫在没有任何损失的情况下来回循环。它不是通过溶解而丢失的，因为它已经溶解在catholyte溶液中了。

为了使电解液发挥其电解质的作用，还在分离器中加入了部分电解质溶液。这也最大限度地提高了电池的硫含量。

新设计避免了锂硫电池降解的两个主要问题:一是硫溶解到电解质中并丢失，二是硫分子从阴极迁移到阳极的穿梭效应。在这种设计中，可以显著减少这些不希望出现的问题。然而，研究人员指出，这项技术要充分发挥市场潜力还有很长的路要走。由于这些电池是以一种与大多数普通电池不同的方式生产的，因此需要开发新的制造工艺，使它们在商业上可行。