硫纳米森林电极打破电池质量比容量纪录

6月12日，在德累斯顿举办的第九届国际纳米技术研讨会上，德国弗劳恩霍夫材料与射线技术研究所（IWS）展示了他们研发的基于碳纳米管的含硫电极材料。该材料被应用在锂硫电池中，可以获得高达900毫安时/克的质量比容量。

越来越多的移动应用促使电能储存成为当今的一项关键技术，而大多数应用的瓶颈是电池系统的能量密度，它在很大程度上决定了充电后的使用时间。为了显著改进现有电池系统的性能，科学家们不断进行电极材料的研发。这其中，硫被视为一种非常有潜力的材料。硫的理论比容量超过1600毫安时/克。

用硫做电池的阴极比以前使用的电极有明显的优点：一方面是通过高的含硫量获得更高的能量密度。另一方面，硫是一种廉价、无毒、储量丰富的资源。但是，硫导电性很低，它必须被放置在导电的凹模中，并尽可能在纳米尺度上接触，才可以在电化学中使用。

IWS的科学家利用碳纳米管巨大的比表面积和良好的导电性等特性，采用特殊的生产工艺造出了基于碳纳米管的含硫电极。他们用一种简单的涂层方法，使垂直排列的碳纳米管直接在金属基板，如铝、镍、不锈钢上面成长，然后将硫渗透进这种结构中，形成所谓的硫纳米森林，在完全不加粘合剂或其他添加剂的情况下得到了稳定而且结构紧凑的电极。

IWS与合作伙伴弗劳恩霍夫化工技术研究所（ICT）和德国基尔大学合作，将这些材料应用在锂硫电池中，进一步测试其性能。目前的结果表明，渗入适当的硫以后，新材料可以得到特别高的电池容量，基于硫的质量计算能达到创纪录的1300毫安时/克。而根据硫碳复合材料的质量计算也能达到900毫安时/克，远高于其他含有粘结剂的电极。