锂硫电池

近年来，锂硫(Li–S)电池因其具有低成本、生态友好、极高的理论比容量1675 mAh g−1等优点，而被公认为是下一代高能量密度储能系统的首选。其中，Li–S电池正极发生的氧化还原反应包含着各种关键的电催化过程，这些过程极大地影响着储能系统的性能。

在这项研究中，通过使用FBCVD方法进行热处理，创建了具有新纳米结构的3DGN。利用流化床不规则的温度曲线和快速运输机理，制备了核壳结构SiC-石墨烯纳米级复合材料.SiC@graphene纳米级复合材料用于创建独特的3D石墨烯纳米结构，具有交织的石墨烯纳米带和连接的石墨烯壳。3DGN作为Li-S电池的电极效果很好，具有更大的硫负载，更高的放电容量，出色的循环性能和良好的效率。

本文， 武汉理工大学Chunli Shen等研究人员在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊发表论文，研究在聚丙烯 (PP) 隔膜上制备负载钴酞菁（CoPc）的超薄轻质氧化石墨烯（GO）。

锂硫电池的实际应用受到缓慢的氧化还原反应动力学和严重的多硫化锂（LiPS）迁移的阻碍。通过提高主体的电催化活性来加速 LiPS 转化是实现优异电化学性能的一种很有前景的策略，尤其是对于贫电解质条件下的高硫负载正极。近日，西安交通大学唐伟教授、上海理工大学彭成信教授和温州大学侴术雷教授等人报道了一种二维磷烯/石墨烯包覆协同催化用于改善贫电解液锂硫电池性能

GO和MXene丰富的表面官能团通过静电亲和力和排斥力吸引带正电的锂离子 (Li+ ) 并排出带负电的多硫化物 (Sn2–)。使用真空过滤的简单方法用于在Go和Mxene膜（GSM）之间包封元素硫（S 8），分别用作偏移分离器和官能化集电器。功能拮抗的GSM直接在LSB的阴极中发挥作用，并在初始循环中在0.1C下表现出1425mAhg–1的比容量。丰富的官能团可以化学吸附LiPS，在500次循环后产生约85.1% 的高循环保留率。此外，基于 2D 纳米材料、MXene 和氧化石墨烯的超薄 GSM 的灵活性，使用PEO-LiTFSI 电解质证明了柔性LSB。

将GQDs限制在蛋黄-壳结构内，可以缩短电子和离子传输的途径，提高硫的利用率并实现储能性能。Fe2O3核和SnO2壳均显示出与Li2S4、Li2S6和Li2S8 的强结合，这通过使用密度泛函理论计算得到验证。甜甜圈状GQD/Fe2O3@S@SnO2的锂硫电池在循环100次后显示出923mAhg–1的容量、约100%的库仑效率和重复测量后的可恢复倍率性能。构建的电池在45°C的高温下具有良好的耐受性。这些发现将使甜甜圈状蛋黄-壳设计能够广泛应用于开发其他新兴的高性能材料及其二次电池。

浙江省石墨烯制造业创新中心和中科院宁波材料所的科研人员聚焦石墨烯储能领域应用的热点，历时三个月，形成了一部聚焦于石墨烯在储能领域应用的专题性专利分析报告。该报告以锂离子电池、超级电容器、锂硫电池、锂空气电池、锂金属电池、钠离子电池、铅炭电池等电化学储能体系为切入点，对石墨烯储能领域应用技术进行专利检索（检索截止日为2021年3月31日），并从全球专利申请趋势、主要来源国家、各结构部件中应用专利分布、重要专利申请人等方面进行了详尽的分析。该报告基于目前石墨烯在储能领域的专利申请现状提出了一些建议，以期推动该领域专利技术优势转化为市场优势。

美国加州大学伯克利分校的Elton J. Cairns教授和韩国忠南国立大学Chunjoong Kim等人首次利用GQDs和氮功能化GQDs（NGQDs）直接装饰导电添加剂（即CB）和夹层（即CC夹层）来增强Li-S电池的性能。由于NGQDs具有更高的硫亲性，在Li-S电池中使用由NGQDs装饰的CB和CC提供了增强的电池性能。与使用未经处理的CB的电池相比，使用NGQD装饰的CB的硫电极表现出更高的容量保持率。

首先简要介绍石墨烯和石墨烯基材料的各种配置，然后是 FLSB 中的挑战，并提出同时实现机械性能、能量密度和循环稳定性是关键。随后，主要内容将集中在石墨烯基材料在 FLSB 的关键部件中的应用，包括柔性硫基正极、柔性锂基负极和柔性夹层——分析强调由于结构设计和石墨烯功效而导致的性能增强。最后，在迄今为止取得的成就的基础上，提出了未来的展望和个人见解。