实例可以包括以下的至少一种:聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚环氧乙烷(ΡΕ0)、三元乙丙(EPDM)橡胶、羧甲基纤维素(CMC)、丁苯橡胶(SBR)、丁苯橡胶羧甲基纤维素(SBR-CMC)、聚丙烯酸(PAA)、交联聚丙烯酸-聚乙烯亚胺、聚酰亚胺、聚乙烯醇(PVA)、聚(丙烯酰胺-共聚-二烯丙基二甲基氯化铵)、海藻酸钠、其它基于水或有机溶剂的粘合剂或技术人员已知的任何其它合适的粘合剂材料。
[0071]负极46的导电填料可以是高表面积碳，例如乙炔黑(即炭黑)。合适的导电填料的其它实例包括石墨烯、石墨、碳纳米管和/或碳纳米纤维。在又一实例中，使用导电填料的组合，例如炭黑和碳纳米纤维。包含导电填料以确保负极侧集流体48与活性材料之间的电子传导。当为负极46选择具有合适的电子传导性的活性材料，例如金属锂活性材料时，可以不包含导电填料。因此，在另一实例中，在负极46中不使用导电填料。
[0072]负极46与负极侧集流体48邻接。应理解的是负极侧集流体48可以由铜或技术人员已知的任何其它合适的导电材料形成。选择的负极侧集流体48应该能够收集和移动自由电子至其连接至的外电路和从所述外电路收集和移动自由电子。
[0073]图3中的多孔隔膜44，其作为电绝缘体和机械载体二者运行，被夹在负极46与正极42之间以防止两个电极46、42之间的物理接触和短路的发生。
[0074]多孔隔膜44可以是聚烯烃膜。聚烯烃可以是均聚物(衍生自单一单体组分)或杂聚物(衍生自多于一种的单体组分)，并且可以是线性或支化的。如果使用衍生自两种单体组分的杂聚物，聚烯烃可以采取任何共聚物链排列，包括嵌段共聚物或无规共聚物的链排列。如果聚烯烃是衍生自多于两种单体组分的杂聚物，其同样适用。例如，聚烯烃膜可以由聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、PE和PP的共混物或PE和/或PP的多层结构化的多孔薄膜形成。
[0075]在其它实例中，多孔隔膜44可以由选自以下的另一种聚合物形成:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚酰胺(尼龙)、聚氨酯、聚碳酸酯、聚酯、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺-酰亚胺、聚醚、聚甲醛(例如乙缩醛)、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚环烧酸乙二醇酯(polyethylenenaphthenate)、聚丁稀、丙稀腈-丁二烯苯乙烯共聚物(ABS)、聚苯乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚硅氧烷聚合物(例如聚二甲基硅氧烷(PDMS))、聚苯并咪唑(PBI)、聚苯并噁唑(PBO)、聚亚苯基(例如 PARMAX? (Mississippi Polymer Technologies, Inc., Bay Saint Louis,Mississippi))、聚亚芳基醚酮、聚全氟环丁烷、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯共聚物和三元共聚物、聚偏二氯乙烯、聚氟乙烯、液晶聚合物(例如VECTRAN? (Hoechst AG,德国)、ZENITE? (DuPont, Wilmington, DE)、聚(对羟基苯甲酸)、聚芳酰胺、聚苯醚和/或其组合。在又一实例中，多孔隔膜44可以选自聚烯烃(例如PE和/SPP)与以上列出的一种或多种聚合物的组合。
[0076]多孔隔膜44可以包括由干法或湿法制造的单层或多层层压材料。例如，单层聚烯烃和/或其它列出的聚合物可以构成多孔隔膜44的全部。然而，又例如，可以将相似或不相似的聚烯烃和/或聚合物的多个分立层装配为多孔隔膜44。在一个实例中，可以将一种或多种聚合物的分立层涂布在聚烯烃的分立层上以形成多孔隔膜44。此外，聚烯烃(和/或其它聚合物)层和任何其它任选的聚合物层还可以作为纤维层包含在多孔隔膜44中以帮助为多孔隔膜44提供合适的结构和孔隙率特征。其它合适的多孔隔膜44包括具有附着至其的陶瓷层的那些，和在聚合物基体(即有机-无机复合材料基体)中具有陶瓷填料的那些。
[0077]对于锂-硫电池100，电解质溶液包含基于醚的溶剂和溶解在基于醚的溶剂中的锂盐。基于醚的溶剂的实例包括环醚，例如1，3-二氧戊环、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃，和链结构的醚，例如1，2-二甲氧基乙烷、1，2-二乙氧基乙烷、乙氧基甲氧基乙烷、四甘醇二甲醚(TEGDME)、聚乙二醇二甲醚(PEGDME)及其混合物。锂盐的实例包括LiC104、LiAlCl4、Lil、LiBr、LiSCN、LiBF4、LiB(C6H5)4' LiAsF6' LiCF3SO3' LiN(FSO2)2 (LIFSI)、LiN(CF3SO2)2(LITFSI)、LiB (C2O4) 2 (LiBOB)、LiBF2 (C2O4) (L1DFB)、LiPF4 (C2O4) (LiFOP)、LiN03、LiPF6及其混合物。
[0078]正极和负极42、46分别与集流体34、48接触。负极侧集流体48收集和移动自由电子至外电路52和从所述外电路收集和移动自由电子。正极侧集流体34收集和移动自由电子至外电路52和从所述外电路收集和移动自由电子。
[0079]锂-硫电池100可以负载能够运行地连接至外电路52的载荷装置50。当锂-硫电池100放电时，载荷装置50接受来自通过外电路52的电流的电能的进给。尽管载荷装置50可以是任何数目的已知电动装置，但功耗载荷装置的一些具体实例包括混合动力车辆或纯电动车辆的电动机、手提电脑、移动电话和无线电动工具。然而载荷装置50也可以是为了储存能量为锂-硫电池100充电的发电装置。例如，风车和太阳能板的可变和/或间歇发电的趋势经常导致需要储存剩余能量供以后使用。
[0080]锂-硫电池100可以包含大范围的其它组件，尽管在此没有描述，但是所述组件是技术人员已知的。例如，锂-硫电池100可以包含外壳、密封圈、端子、极耳(tab)和为了性能有关的或其它实用目的可以位于负极46与正极42之间或围绕其的任何其它所需的组件或材料。此外，取决于设计它的具体应用，锂-硫电池100的尺寸和形状以及它的主要组件的设计和化学成分可以变化。例如电池供电的汽车和手持消费型电子装置是锂-硫电池100将最可能被设计为不同尺寸、容量和功率输出规格的两个例子。如果载荷装置50这样需求，锂-硫电池100还可以与其它相似的锂-硫电池100串联和/或并联连接以产生更大的电压输出和电流(如果并联布置)或电压(如果串联布置)。
[0081]锂-硫电池100可以在电池放电(由图3中参考数字54显示)期间产生有用的电流。放电期间，电池100中的化学过程包括锂(Li+)从负极46的表面溶解并且锂阳离子并入正极42中的碱金属多硫化物盐(即Li2S)中。因此，当电池100放电时，在正极42的表面上依次形成多硫化物(硫被还原)。正极42与负极46之间的化学势差(大约1.5-3.0伏特，取决于电极46、42的确切化学成分)驱动由锂在负极46的溶解产生的电子通过外电路52朝向正极42。可以约束(harness)并引导产生的通过外电路52的电流通过载荷装置50，直至负极46中的锂耗尽和锂-硫电池100的容量减小。
[0082]正极42中的一维多孔纳米棒26捕集多硫化物并阻止它们穿过多孔隔膜22迀移至负极46。
[0083]可以在任何时间通过对锂-硫电池100施加外部电源以逆转电池放电期间发生的电化学反应来为锂-硫电池100充电或重新提供动力。充电(由图3中参考数字56显示)期间，发生锂电镀至负极46，并且在正极42发生硫的形成。外部电源连接至锂-硫电池100迫使锂在正极42的另外的非自发氧化以产生电子和锂离子。电子，其通过外电路52流回负极46，而锂离子(Li+)，其由电解液携带穿过多孔膜44返回负极46，在负极46再结合并用锂补充它用于下一电池放电循环期间的消耗。取决于锂-硫电池100的尺寸、结构和具体最终用途，可用于为锂-硫电池100充电的外部电源可以变化。一些合适的外部电源包括插入AC壁式插座的电池充电器和机动车辆交流发电机。
[0084]为了进一步举例说明本公开内容，本文给出实施例。应理解的是出于举例说明的目的提供这些实施例并且不解释为限制本公开内容的范围。实施例
[0085]实施例1
根据本文公开的实施例制备T12多孔纳米棒。将量为约3克的具有约30 nm-约200nm的平均直径的1102锐钛矿纳米颗粒添加至20 mL的去离子水和40 mL的10 M NaOH中。将混合物引入Teflon?内衬不锈钢高压釜中。用于水热合成的工艺参数包括使含水混合物暴露于180°C的温度约48小时。据信在水热合成期间，高压釜中的压力为约1000 psi。48小时时段结束时，从高压釜移除反应产物。使用I M HCl溶液在反应产物上进行离子交换直至得到约7的pH。离子交换之后，将反应产物过滤、洗涤并干燥以得到前体纳米管，H2Ti3O713使用X-射线衍射确认前体纳米管的H2Ti3O7组成，X-射线衍射的结果示于图6中并在下文中讨论。前体纳米结构包括具有约80 nm-约200 nm的平均长度、约4 nm的平均内直径和约12 nm的平均外直径的纳米管。使用前体纳米结构(即纳米管)的TEM图像确定这些尺寸，所述TEM图像示于图7A和7B中。
[0086]将前体纳米管分成三组，然后将其暴露于500°C下的空气中退火约5小时，600°C下的空气中退火约5小时和700°C下的空气中退火约5小时。在热处理期间，烧结纳米管以形成纳米棒，并且水作为副产物产生，所述水汽化以在纳米棒中形成三维孔。退火期间的反应可能为=H2Ti3O7 — T12 (B) + H2O0拍摄多孔1102纳米棒的TEM图像。其示于图4中，图4清楚地图示说明多孔一维纳米棒的形态。可以使用TEM图像测量多孔一维纳米棒的尺寸。
[0087]得到前体纳米管和在不同温度下热处理的1102纳米棒的XRD结果。这些结果示于图6中。图6描述了衍射强度(计数)(Y轴标记为“L”)对衍射角度(2 Θ ) (X轴标记为“ Θ ”)。所述图显示了在施加热处理前但在进行水热合成之后前体纳米管中H2