“分子粘合劑”原位調控多硫化物形態

发布日期:2020-10-23     浏览次数:次   

近日,我院董全峰教授課題組在锂硫電池研究中取得重要進展,相關研究成果以“Turning Soluble Polysulfide Intermediates Back into Solid State by a Molecule Binder in Li–S Batteries”爲題發表在ACS Nano上(DOI: 10.1021/acsnano.0c07240.)。

锂硫電池是極具發展前景的下一代高比能儲能體系,盡管國內外在這方面已經開展了很多研究工作,但該體系仍存在很多問題。其中,可溶性多硫化物中間體的穿梭效應是一個難以逾越的障礙。它會造成容量的不可逆損失,無法長時間循環等,嚴重阻礙锂硫電池的發展和工業化應用進程。

董全峰教授課題組在锂硫電池方面開展了系統的研究工作 (Chem. Mater., 2015, 27, 2048?2055; Energy Environ. Sci., 2016, 9,1998; ACS Nano, 2017, 11, 6031-6039; ACS Nano, 2017,11,11417-11424J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 3134-3138.) 。針對可溶性多硫化物中間體問題,該工作首次提出了分子粘結劑MB)概念。通过引入醌氢化合物,调控其在锂硫电池体系原位生成醌锂分子,该分子具有和可溶性的多硫化物中间体结合形成固态的有机多硫化物复合物能力,即可通过此分子将溶解态多硫化物重新变回固态,并具有更快的硫转化反应动力学。这种方法带有根本性地控制了穿梭效應,保障了充放电过程中活性物质的保持率,大大提升了锂硫电池的性能。

該研究工作是在董全峰教授和鄭明森副教授的指導下,主要由我院2017級博士生樊孝祥完成,理論計算部分由袁汝明副教授完成,博士生雷傑、林曉東、崔學陽、徐攀等也參與了部分工作。研究工作得到了國家自然科學基金委(項目批准號:U18052542167319621703186U170525521773192)的資助。

論文鏈接:https://doi.org/10.1021/acsnano.0c07240

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