中科院化学所分子纳米实验室：与电池较上了劲儿

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中科院化学所分子纳米结构与纳米技术实验室，2012年可谓与电池较上了劲儿。

“所有研究旨在满足消费电子、电动汽车、储能电源等应用突飞猛进的社会需求。”他们说。

其中，高性能电极材料的开发是研究热点和难点。研究人员利用“纳米碳三维导电网络”进行理性电极材料结构设计，大幅提高了多种纳米结构正、负极材料的电化学性能，取得系列进展。

2012年，实验室研究人员先后在《美国化学会会刊》、《先进能源材料》、《材料化学杂志》、《物理化学》上发表了约10篇文章。课题组应美国化学会邀请撰写综述文章，系统介绍了纳米碳三维导电网络结构电极材料，在高性能锂离子电池、未来高比能金属锂二次电池（锂—硫电池和锂—空气电池等）中的应用，及其发展前景。

同时，研究人员还开发了新型非碳类无机材料包覆的纳米钛酸锂材料，用以提高锂离子电池界面的稳定性和倍率性。该成果以全文的形式发表在《材料化学杂志》上。

此外，在提高锂—硫电池循环寿命方面，实验室也取得了重要突破。

锂—硫电池是指采用单质硫（或含硫化合物）为正极，金属锂为负极，通过硫与锂之间的化学反应实现化学能和电能间相互转换的一类金属锂二次电池。无论作为正极材料的单质硫还是作为负极材料的金属锂，均具有很高的理论比容量，从而使整个电池的理论比能量高达2600 Wh/kg，是现有锂离子电池的5倍以上。然而，受限于硫及其放电产物硫化锂的绝缘特性，以及充放电过程中形成的诸多缺点，锂—硫电池的硫正极活性和循环性能差、利用率低，严重影响电池的性能发挥和实际应用。

研究人员从根本上解决了这一难题。成果发表在近期《美国化学会会刊》上，并被美国化学会的《化学与能源新闻》以《可持续的高能量电池》为题，进行了评述和报道。目前，相关研究成果已申请三项PCT国际专利。