本文报道了一种三维（3D）随机双连续微米孔石墨烯泡沫（3DMPGF），它被开发为锂硫电池硫正极的轻质无粘结剂集电器。3D-MPGF是通过一种简便的方法合成的，该工艺最初通过金属盐的还原和石墨烯的化学气相沉积（CVD）生长来结合多孔材料的合成。3D-MPGF呈现出微米级多孔结构，具有相互连接的管状孔和非管状孔，尺寸从数百纳米到几微米。通过调整CVD时间，可以将石墨烯壁的厚度从几个原子层调整到十个层。拉曼结果证明3D-MPGF具有高结晶度。3D-MPGF归因于低密度和高质量，可以用作有前途的轻质无粘结剂集电器。装载有2.5 mg cm^-2S的3D-MPGF表现出844 mAh/g的超高初始容量，并且在0.1C（167 mA/g）下，经过50次循环后保持在400 mAh/g。随着S负载的增加，电极呈现出更高的面容量。当S的负载为13 mg cm^-2时，在0.1C下50次循环后，3D-MPGF/S的面积容量达到5.9 mAh cm^-2。3D微米多孔石墨烯泡沫的使用证明了质量容量密度显著提高，这不仅可以用于电池，而且可以用于其他储能设备。
 
Figure 1. 由金属盐前体合成微米孔石墨烯泡沫的示意图
 

Figure 2. SEM：（a）用石墨烯涂覆的微米孔Ni泡沫模板和（b）蚀刻掉带有指示管状孔的多孔Ni模板之后；微米级多孔石墨烯泡沫的（c）HR-TEM显微照片和（d）SAED
 

Figure 3. 1000℃下，合成5分钟和15分钟的微米孔石墨烯泡沫的（a,b）TEM图像；（c,d）HR-TEM显微照片
 

Figure 4. （a）具有2.5 mg cm^-2 S的3D-MPGF-S电极的SEM图像；（b-d）碳和硫的EDS图，以及覆盖图；（e）7 mg cm^-2 S和（f）13 mg cm^-2 S的3D-MPGF-S电极的SEM图
 

Figure 5. （a）具有不同硫载量的3D-MPGF-S电极的恒电流充放电曲线；（b）不同硫含量的3DMPGF-S电极的初始放电曲线的Q_H、Q_L和Q_L与Q_H之比；（c）在0.1C（167 mA/g）下具有不同硫负载的3D-MPGF-S电极的循环性能；（d）奈奎斯特图

  
Figure 6. （a）根据电极的总重量计算的比容量；（b）将3D-MPGF/S电极与涂覆在不同硫含量（70-90 wt％）和硫负载（0-15 mg cm^-2）的Al CC上的炭黑-S复合材料的理论比容量进行比较；（c）不同硫负载的3D-MPGF-S电极的面容量
 
      相关研究成果于2019年由格罗宁根大学Yutao Pei课题组，发表在Carbon（2019, 144, 713-723）上。原文：Three-dimensional micron-porous graphene foams for lightweight current collectors of lithium-sulfur batteries。