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锂硫电池用石墨烯基材料的研究进展
锂硫电池用石墨烯基材料的研究进展
摘要：锂硫电池作为下一代高能量密度储能装置备受瞩目。然而，锂硫电池在商业化应用中存在诸多挑战，如硫正极活性物质的低电导率、硫化锂在充放电过程中的溶解问题等。石墨烯因其优异的电化学性能，已成为改进锂硫电池性能的重要候选材料。本论文综述了锂硫电池用石墨烯基材料的研究进展，包括石墨烯作为导电剂的应用、石墨烯包覆硫正极材料、石墨烯导电填充剂的研究等方面。通过综合分析各种石墨烯基材料的优势与不足，为进一步提高锂硫电池性能提供了一些建议。
关键词：锂硫电池，石墨烯，研究进展，导电剂，包覆剂，导电填充剂
1.引言
锂硫电池由于其较高的净能量密度和低成本而备受关注，被认为是下一代高能量密度储能装置。然而，锂硫电池在实际应用中还存在一些问题，这些问题往往限制了其商业化应用。最主要的问题之一是硫正极活性物质的低电导率。硫是一种绝缘体，其电导率较低，导致整个电池系统的电导率降低。此外，硫化锂在充放电过程中容易溶解，从而导致电池内部结构破坏和可循环性能下降。为了解决这些问题，石墨烯被引入锂硫电池作为一种重要的材料。
2.石墨烯作为导电剂的应用
石墨烯是由碳原子通过特殊方法排列形成的二维结构材料，具有极高的电导率和化学稳定性。因此，将石墨烯作为导电剂添加到锂硫电池中，能够提高整个电池系统的电导率，进而提高电池的性能。石墨烯作为导电剂的应用可通过简单的物理混合法或化学修饰法实现。
3.石墨烯包覆硫正极材料
石墨烯包覆硫正极材料是改进锂硫电池性能的另一种重要途径。石墨烯具有高表面积和优异的导电性能，可以有效提高硫正极材料的电子和离子传输速率，并防止硫正极材料的溶解。
4.石墨烯导电填充剂的研究
石墨烯导电填充剂在锂硫电池中的应用也取得了一定的研究进展。石墨烯导电填充剂能够通过填充孔隙结构的方式改善电池系统的导电性能。此外，石墨烯导电填充剂还可有效抑制硫正极材料的溶解，并提高电池的循环稳定性。
5.结论与展望
本论文综述了锂硫电池用石墨烯基材料的研究进展，包括石墨烯作为导电剂的应用、石墨烯包覆硫正极材料、石墨烯导电填充剂的研究等方面。石墨烯作为导电剂能够提高整个电池系统的电导率，进而提高电池的性能。石墨烯包覆硫正极材料和石墨烯导电填充剂能够改善硫正极材料的电子和离子传输速率，并提高电池的循环稳定性。然而，目前锂硫电池用石墨烯基材料在实际应用中仍面临一些挑战，如石墨烯的制备工艺和成本、与硫正极材料的界面相互作用等问题。因此，进一步的研究将集中在解决这些问题上，以提高锂硫电池的性能，并促进其商业化应用。
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