大連化學(xué)物理研究所開發(fā)出納米反應(yīng)器，可提升鋰硫電池性能

近日，一項(xiàng)有關(guān)鋰硫電池的突破性研究論文發(fā)表在《先進(jìn)能源材料》雜志上。中科院大連化學(xué)物理研究所(DICP)的劉健教授和吳忠?guī)浗淌陬I(lǐng)導(dǎo)的研究小組開發(fā)出了Fe1-xS修飾的介孔碳球作為鋰硫電池陰極的納米反應(yīng)器。

鋰硫電池具有較高的理論能量密度(2600瓦時(shí)每千克)和理論比容量(1675毫安時(shí)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(guò)程中硫的轉(zhuǎn)化反應(yīng)動(dòng)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(jì)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(jì)角度出發(fā)，設(shè)計(jì)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(duì)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(shí)每克循環(huán)200圈幾乎沒(méi)有衰減。這種納米反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)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(zhǎng)循環(huán)壽命的金屬硫電池提供了新的思路。