日前，中科院電工研究所馬衍偉團隊設計開發出一種具有多級次微觀結構的新型石墨烯-多孔碳球復合納米材料。該碳復合材料兼具石墨烯納米片和多孔碳納米球的優點，具有超高比表面積和大孔隙率。基于這種碳納米材料，電工所制備出了高性能鋰硫電池正極。相關成果發布于《材料化學》。

據介紹，從微觀結構來看，這種碳復合材料以石墨烯納米片作為骨架，表面分散附著直徑約為200納米的碳球，其內部含有主要為1-3納米的多級次介微納米多孔結構，共同構成多級次的碳-碳復合納米結構。

由于超高的比表面積和孔隙率，制備的碳硫復合正極即使在大的硫負載率（74.5%）下，仍可發揮1250mAhg-1的比容量（0.2C）。在2C電流下循環充放電450次，容量保持率約為98%。

這表明該研究提出的零維&二維多級次復合納米結構設計，發揮了石墨烯和多孔碳球的協同效應，有效地分散、限域硫正極，提高了電化學活性、避免了硫的穿梭效應，為開發高容量、長循環性能鋰硫電池以及其它儲能器件提供了新的思路。