加速多硫化物转化提升锂硫电池性能

随着电子设备、电动汽车等领域的蓬勃发展，电池能量密度的瓶颈效应正在显现。在锂离子电池能量密度受限的背景下，具有前者约四倍能量密度的锂硫电池受到了广泛关注。

锂硫电池的高容量特性来源于其涉及硫相态变化的多电子反应机理，其中间产物多硫化物溶于有机电解液。多硫化物在释放大量容量的同时向正极外扩散，在电解液、负极等处发生硫元素的不可逆损失，使得锂硫电池循环性能下降。

对于多硫化物扩散问题，较普遍的方法是向电池中添加阻隔层， 或调节电解液组分及形态，堵截多硫化物的扩散。近期，清华大学张强教授团队自“大禹治水”传说中取得灵感，发现多硫化物在电解液中的泛滥问题不仅可采用“堵截”方法，也可以通过加速多硫化物的氧化还原反应速率以“疏通洪水”。

该团队通过向纳米碳正极基体中添加少量二硫化钴，对多硫化物与正极的亲和性进行有效调变。二硫化钴的极性表面大大提升了极性多硫化锂分子的电化学反应活性，从而整体提升了硫正极的性能。电流密度为0.5 C时，质量分数15%的二硫化钴可提升正极容量达60%，提升能量效率达10%。同时，其稳定性也通过2 C电流下2000个充放电循环中单圈0.034%的低衰减率得以体现。该工作通过功能复合思路材料设计，为提升锂硫电池循环和容量性能提供了有效的新思路。

该研究近期发表于《Nano Letters》上。参加该工作的包括清华大学化学工程系本科生元喆、研究生彭翃杰、侯廷政等。

http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.5b04166

原文标题：Powering Lithium–Sulfur Battery Performance by Propelling Polysulfide Redox at Sulfiphilic Hosts