纳米金属氧化物与硫化物的锂硫电池

储能技术是新世纪人类解决能源与环境问题的关键技术之一。经过数十年的发展，传统的锂离子电池性能已经发展到了理论极限，因此寻找下一代高能二次锂电池显得尤为重要。作为一种廉价的高能量密度二次锂电池，锂硫电池近年来受到了前所未有的关注。近日，武汉理工大学麦立强（点击查看介绍）课题组与清华大学张强（点击查看介绍）课题组联合发表了题为Nanostructured Metal Oxides and Sulfides for Lithium–Sulfur Batteries 的综述文章。

该综述详细总结了近年来纳米结构金属氧化物和硫化物用来增强锂硫电池硫利用率、循环寿命以及安全性的研究。此外，作者还深入讨论了金属氧化物/硫化物材料的自身特性和锂硫电池电化学性能的关系以及它们在固态硫阴极、隔膜或隔层、锂金属阳极保护、液态锂多硫化物电池的应用，最后对锂硫电池未来发展作了一定的展望。

锂硫电池具有1675 mA·h·g^-1的理论比容量（近五倍于石墨—钴酸锂电池的理论比容量）和2600 W h kg^-1的能量密度，有望用于电动汽车供能系统，使其充一次电就可以跑400英里。但是目前锂硫电池的发展还存在一些技术瓶颈，比如放电产生的多硫化物在阴阳电极之间的穿梭效应，单质硫和放电产物硫化锂的低电导率，硫锂化/去锂化的体积膨胀问题还有负极金属锂的枝晶生长造成的安全问题等等。解决问题的方法之一就是在硫阴极引入高电导率的纳米金属氧化物或者硫化物，比如Ti₄O₇和CoS₂，它们不仅提供电化学反应的基板，还可以有效吸附（相比石墨烯等碳材料）中间产物多硫化锂，甚至还可以当作催化剂促进多硫化锂与硫化锂的双向转化。总之，锂硫电池目前已经走在了正确的发展道路上，在其产业化之前，提高正极单质硫面负载率和解决锂金属阳极问题是必须解决的两个关键问题。

该综述近期发表在Advanced Materials上，文章的第一作者是武汉理工大学和清华大学联合培养的博士研究生刘学。

该论文作者为：Xue Liu, Jia-Qi Huang, Qiang Zhang, Liqiang Mai

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Nanostructured Metal Oxides and Sulfides for Lithium–Sulfur Batteries

Adv. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adma.201601759

麦立强教授简介

麦立强，武汉理工大学材料科学与工程学院学科首席教授，博士生导师，教育部“长江学者特聘教授”，国家“杰出青年基金”获得者，国家“万人计划”科技创新领军人才；2004年在武汉理工大学取得博士学位后，先后在美国佐治亚理工学院、哈佛大学做访问学者。2014年被聘为武汉理工大学材料科学与工程试点学院执行院长，2016年被聘为武汉理工大学材料科学与工程国际化示范学院国际事务院长。

麦立强教授课题组主要从事纳米能源材料与器件领域的研究，包括新能源材料、微纳器件、面向能源的生物纳电子界面等前沿方向；已发表SCI收录论文180余篇，包括Nat. Nanotechnol.、Chem. Rev.、Nat. Commun.、Adv. Mater.、Nano Lett.、Adv. Energy Mater.、PNAS、J. Am. Chem. Soc.、Energy Environ. Sci. 等杂志。论文被引6000余次，28篇论文入选ESI近十年高被引论文，3篇入选ESI全球TOP 0.1%热点论文。

麦立强

http://www.x-mol.com/university/faculty/26717

课题组网站

http://mai.group.whut.edu.cn/

张强副教授简介

张强，清华大学特别研究员，化工系副教授，博士生导师；2009年于清华大学取得博士学位，此后分别在美国、德国、英国留学。2011年9月起就职于清华大学。

张强在能源材料领域有广泛研究，特别是锂硫电池、金属锂、电催化及三维石墨烯的科学研究；在能源材料化工领域发表SCI论文100余篇，包括以通讯作者发表的Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、JACS、Nat. Commun.、Chem、Sci. Adv. 等；曾获得中组部万人计划青年拔尖人才、英国皇家学会Newton Advanced Fellowship、国家自然科学基金优秀青年基金等。

http://www.x-mol.com/university/faculty/21097

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