手機、筆記本電腦等電子消費品如何更輕更薄，電動汽車如何在有限的車體空間內(nèi)擁有更長續(xù)航里程的電量……隨著人們對儲能需求的日趨旺盛，對二次電池性能也提出了越來越高的要求。納米技術(shù)可以使電池“更輕”“更快”，但由于納米材料較低的密度，“更小”成為橫亙在儲能領(lǐng)域科研工作者面前的一道難題。國家杰出青年科學基金獲得者、天津大學楊全紅教授研究團隊提出了“硫模板法”，通過對高體積能量密度鋰離子電池負極材料的設計，最終完成石墨烯對活性顆粒包裹的“量體裁衣”，使鋰離子電池變得“更小”成為可能。該成果1月26日在線發(fā)表在《自然通訊（Nature Communications）》上。

碳納米材料構(gòu)建的碳籠結(jié)構(gòu)被認為是解決錫、硅等非碳負極材料嵌鋰時巨大體積膨脹問題的主要手段，但是在碳緩沖網(wǎng)絡的構(gòu)建過程中，常常引入過多的預留空間，限制了鋰離子電池負極體積性能的發(fā)揮。因此對碳籠結(jié)構(gòu)的精確定制，不僅是重要的學術(shù)難題，也是新型高性能負極材料產(chǎn)業(yè)化的必由之路。

這種基于石墨烯組裝的碳籠結(jié)構(gòu)“量體裁衣”的設計思想可以拓展為普適化的下一代高能鋰離子電池和鋰硫電池、鋰空氣電池等電極材料的構(gòu)建策略。