前沿

　　新型储能材料有望 

　　应用于氢能源汽车

　　本报讯 用石墨烯搭建“高楼大厦的天花板和地板”，用氮化硼纳米管做“墙壁和柱子”，隔出“房间”让氢原子住在里面——这就是美国科学家新研发出的可能应用于未来新能源汽车的储能材料。

　　为使氢成为轻型汽车的实用燃料，美国能源部已为存储材料设定了标准：当前目标是研发经济型存储介质，其中氢存储质量超过存储介质质量的5.5%，室温下每升氢容量超过40克；长期目标则是7.5%的质量指标和每升70克的容量指标。

　　美国赖斯大学科研人员在美国化学学会新一期的《朗缪尔》杂志上发表报告称，以氮化硼纳米管支撑的石墨烯层结构研发的新材料有望实现甚至超过上述长期目标，可能成为未来新能源汽车存储氢燃料的理想材料。

　　通过电脑模型，研究人员测算出柱状石墨烯层的强度和韧度，随后将氮化硼纳米管加入石墨烯层之间，模拟出可以存储氢原子的独特三维结构模型。

　　为测试氢原子存储和释放的最佳状态，研究人员在这个新结构中，加入了氧元素或锂元素分别进行实验。结果显示，在室温和常压下，加入氧元素的新材料结合氢原子的能力更强，质量指标已达11.6%，容量指标则为每升60克。

　　研究人员表示，这种新材料非常耐用，可轻松达到美国能源部关于氢燃料罐可充放电1500次的指标。

　　（郭爽）

　　南开石墨烯柔性锂硫

　　电池电极材料取得进展

　　本报讯 虽然近几年锂硫电池领域已取得了很大进展，但锂硫电池仍面临一系列的问题，包括：活性材料硫的利用率低、循环稳定性差和库伦效率低等。为了解决这些问题，传统方法通常将硫与碳材料复合，然后将硫与碳的复合材料与导电剂混合涂覆到集流体上来作为锂硫电池的电极材料。

　　但是，集流体、粘结剂的添加会增加电极的重量并影响锂硫电池的电化学性能。另外，传统锂硫电池电极的力学性能相对较差，无法作为柔性锂硫电池的电极材料。

　　近期，南开大学牛志强研究团队结合原位复合和金属还原自组装的方法制备了自支撑柔性石墨烯/硫纳米复合薄膜，复合物薄膜中石墨烯具有连续的网络状结构，硫均匀分散在石墨烯的表面，石墨烯连续的网络状结构不仅为离子和电子传输提供了有效途径，还可以有效吸附多硫化物并抑制其溶解。

　　由于复合物薄膜具有高导电性、无需集流体，可直接作为锂硫电池的电极材料，而且复合物薄膜表现出了优异的充放电容量、循环稳定性及倍率性能。另外，石墨烯/硫纳米复合薄膜独特的结构使其具有优异的力学性能，在不同弯折情况下可以保持电学性能不变，因此，复合物薄膜可以作为柔性锂硫电池的电极材料。

　　这一研究为锂硫电池在柔性和可穿戴电子器件等相关领域的应用起到了积极的推进作用。

　　（宗和）