在阿贡国家实验室和美国俄勒冈州立大学的研究人员设计了一种新型阴极结构的锂硫电池是由封装在多层石墨烯晶体二硫化锂纳米粒子。据说该设计允许将最大量的活性硫物质掺入电极中，因此极大地改善了其导电性。它还克服了与现有硫电极和二锂复合材料相关的许多主要挑战。

Li 2 S-石墨烯纳米胶囊结构可具有优异的电化学性质。电极具有1160mAh / g的高可逆容量和8.1mAh / cm 2的面积容量。该团队在一步反应中合成了Li 2 S @石墨烯纳米复合材料，其中它们使锂金属箔与氩气携带的CS 2蒸气在650℃下反应。Li 2 S纳米晶体和少量石墨烯的紧密包裹物自发产生，从而形成纳米胶囊。李2纳米颗粒的尺寸在50和80nm之间，并且均匀且无缝地包封在约10-20个石墨烯层中。这显着降低了两种材料之间的电荷转移电阻，并大大提高了Li2的电导率。

在他们的实验中，研究人员发现Li 2具有氧化还原活性，在电极充电过程中会氧化成硫，并在放电过程中减少回复。在该电化学转换期间，石墨烯胶囊有效地保留活性硫物质，因此电极的体积不会膨胀。

“该设计的其他优点是Li 2纳米颗粒仅在共形成的石墨烯层存在下形成，因此石墨烯骨架起到整体电气管道的作用，”该团队解释说。“这意味着电极中几乎所有的Li 2纳米颗粒都具有电化学活性。紧凑的石墨烯壳也具有良好的物理性质并保持复合材料的结构完整性“。他补充说，石墨烯壳还可以减少多硫化物在循环过程中扩散到电解质中的量。