來源：《中國科學報》
發(fā)布時間：2020-4-15
近日，中科院大連化學物理研究所劉健研究員團隊與吳忠?guī)浹芯繂T團隊通過分子水平的設計，開發(fā)了一種硫化物催化劑修飾的納米反應器，并將其應用于鋰硫電池正極，獲得了優(yōu)異的多硫化物催化活性和循環(huán)穩(wěn)定性。相關研究成果發(fā)表在《先進能源材料》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），被認為是一種有廣闊應用前景的高比能電池。但由于在充放電過程中硫的轉化反應動力學慢，導致硫的利用率不高、溶解現(xiàn)象嚴重，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際應用。如何合理設計電催化體系，在高負載硫正極的條件下高效穩(wěn)定地實現(xiàn)多硫化物的催化轉化，提高鋰硫電池的容量和壽命，是目前鋰硫電池應用發(fā)展的瓶頸之一。
研究人員從分子水平的設計角度出發(fā)，設計出一種硫化物電催化劑顆粒修飾的碳球納米反應器，并將其應用于鋰硫電池的正極，成功構建了高催化活性的硫正極復合材料。該納米反應器質量密度低，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。這種納米反應器結構的設計策略為研究納米空間中的離子遷移擴散，構建高容量、長循環(huán)壽命的金屬硫電池提供了新的思路。
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