...最新研究成果以我校為獨立第一單位發表在國際頂級期刊ACS Nano...

近日，我校光伏材料省重點實驗室肖助兵教授課題組在高體積能量密度鋰硫電池方面取得重要研究進展，該工作以我校為獨立第一單位，以「Selective S/Li2S Conversion via in-Built Crystal Facet Self-Mediation: Towards High Volumetric Energy Density Lithium-Sulfur Batteries」為題，發表在國際頂級期刊《ACS Nano》上（影響因子14.588），文章連結https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c04933。

利用硫作為正極材料的鋰硫電池，其材料理論比容量和電池理論比能量較高，分別達到1675 mAh/g和2600 Wh/kg，但主要由於硫的絕緣特性和長鏈多硫化鋰的梭形效應，導致其低硫利用率和循環壽命較差，阻礙了鋰電池的實施。該組開發了一種低共熔鹽輔助固相合成法，在相對較低的溫度下製備出高密度的金屬性 ZrB2納米片。結合第一性原理計算和光譜研究，證實了鋰硫電化學在局部暴露的B和Zr位點具有內在的雙晶面自調節行為，其中帶負電荷的B主要調節鋰硫電池放電過程，而帶正電荷的Zr原子主要調節鋰硫電池充電過程，即使在高電流密度和高硫負荷下也能獲得高的硫利用率。不同於以往通過非特異性行為誘捕多硫化物策略，這種選擇性催化鋰硫電化學的特性更為有效。合成的ZrB2-S電極提供了533 Wh L-1的高電池級體積能量密度，使鋰硫電池走向應用又邁出堅實一步。

該成果得到了河南大學「傑出人才特區支持計劃」第四層次特聘教授啟動經費和河南省高校基礎研究重點科研項目的支持。河南大學光伏材料省重點實驗室為該論文的唯一通訊單位。論文的第一作者為吳天利博士和碩士生齊靜，肖助兵教授為論文唯一通訊作者。