1、大连化物所石墨烯气凝胶应用于高体积比能量锂硫电池研究获进展
近日，中国科学院大连化学物理研究所二维材料与能源器件创新特区研究组研究员吴忠帅团队发展了一种三维石墨烯/纳米碳管多孔气凝胶材料，并将其应用于锂硫电池的硫单质载体和中间层一体化正极，获得高体积能量密度和优异循环稳定性的锂硫电池。相关研究成果发表在《纳米能源》（ Nano Energy ）上。
锂硫电池具有高质量理论能量密度（2600Wh/kg）和高体积能量密度（2800Wh/L），被认为是一种非常有应用前景的高比能电池。但由于硫单质存在质量密度低（2.07g/cm 3 ）、导电性差（5×10 -30 S/cm），以及充放电过程中活性物质体积膨胀大（78.7%）、多硫化物穿梭严重等问题，导致其虽然质量密度较高，但体积能量密度普遍较低、循环性能较差，这大大限制了锂硫电池的实际应用。因此，如何同时提高锂硫电池的质量和体积能量密度，并延长其循环寿命是目前锂硫电池应用研究的瓶颈之一。
该研究团队开发出一种三维石墨烯/碳纳米管多孔气凝胶材料，并同时将其应用于锂硫电池的硫单质载体和中间层，成功构筑出自支撑、无金属集流体的一体化正极材料。该一体化正极材料具有高的压实密度、优异导电性、良好的机械柔性，不仅实现了高的体积硫载量（1.64g/cm 3 ），显著提高了锂硫电池的体积能量密度（1615Ah/L），而且有效地抑制了多硫化物穿梭的效应。在2C的大电流密度的条件下，电池能够稳定循环500圈，且容量几乎没有衰减，表现出优异的循环稳定性。这种硫单质载体和中间层一体化正极结构的设计策略为构建高体积能量密度、长循环寿命的锂硫电池提供了新的思路。
上述工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划等的资助。
大连化物所石墨烯气凝胶应用于高体积比能量锂硫电池研究获进展
2、Nature Mater.：扭曲双层石墨烯范德华界面的原子和电子重构！
控制二维范德华（vdW）异质结构的层间扭曲角度，可以设计出长度可调的准周期莫尔超晶格。在扭曲的双层石墨烯中，简单的莫尔超晶格能带表明，在魔角情况下，电子带宽可以调控至接近于vdW层间相互作用，并表现出强相关行为。然而，vdW层间相互作用在界面处容易引发显著的结构重构。
近日，剑桥大学Philip Kim课题组报道了扭曲双层石墨烯中的原子级重构及其对电子结构的影响。作者发现，随着特征旋转角度的变小，材料从不相称的莫尔结构逐渐过渡到具有孤子边界的相称域阵列。在原子和电子重构极其重要的孤子区域（θ<θc）中，一个简单的莫尔能带消失，同时出现次级狄拉克能带。该研究为范德华异质结中的原子和电子重构提供了新的认识，为连续可调的能带工程系统提供了新的途径。
Hyobin Yoo, Philip Kim et al. Atomic andelectronic reconstruction at the van der Waals interface in twisted bilayergraphene. Nature Materialsvolume 2019.
DOI: 10.1038/s41563-019-0346-z
https://www.nature.com/articles/s41563-019-0346-z
文章来源： 大连化物所、纳米人
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