來源：《中國科學(xué)報》
發(fā)布時間：2020-4-15
近日，中科院大連化學(xué)物理研究所劉健研究員團(tuán)隊與吳忠?guī)浹芯繂T團(tuán)隊通過分子水平的設(shè)計，開發(fā)了一種硫化物催化劑修飾的納米反應(yīng)器，并將其應(yīng)用于鋰硫電池正極，獲得了優(yōu)異的多硫化物催化活性和循環(huán)穩(wěn)定性。相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進(jìn)能源材料》上。
鋰硫電池具有較高的理論能量密度（2600瓦時每千克）和理論比容量（1675毫安時每克），被認(rèn)為是一種有廣闊應(yīng)用前景的高比能電池。但由于在充放電過程中硫的轉(zhuǎn)化反應(yīng)動力學(xué)慢，導(dǎo)致硫的利用率不高、溶解現(xiàn)象嚴(yán)重，使得鋰硫電池的容量偏低，循環(huán)穩(wěn)定性差，大大限制了鋰硫電池的實(shí)際應(yīng)用。如何合理設(shè)計電催化體系，在高負(fù)載硫正極的條件下高效穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)多硫化物的催化轉(zhuǎn)化，提高鋰硫電池的容量和壽命，是目前鋰硫電池應(yīng)用發(fā)展的瓶頸之一。
研究人員從分子水平的設(shè)計角度出發(fā)，設(shè)計出一種硫化物電催化劑顆粒修飾的碳球納米反應(yīng)器，并將其應(yīng)用于鋰硫電池的正極，成功構(gòu)建了高催化活性的硫正極復(fù)合材料。該納米反應(yīng)器質(zhì)量密度低，孔隙率高，具有高度分散的電催化劑，顯著提高了對多硫化物的吸附、催化、轉(zhuǎn)化能力，在0.5 C的電流密度條件下，容量保持1070毫安時每克循環(huán)200圈幾乎沒有衰減。這種納米反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的設(shè)計策略為研究納米空間中的離子遷移擴(kuò)散，構(gòu)建高容量、長循環(huán)壽命的金屬硫電池提供了新的思路。
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