博士生周洪旭的工作被Journal of Materials Chemistry A接收！
发布日期：2024-07-30
近日，我校化工学院能源材料与电化学省重点实验室安百刚教授团队在锂硫电池研究领域取得了重要进展。研究成果《Metal-ion exsolution effect to accelerate the reaction kinetics in Li–S batteries》在国际知名期刊《Journal of Materials Chemistry A》上在线发表。该论文的第一作者为我校2024级博士研究生周洪旭，通讯作者为孙呈郭教授，张涵副教授为共同通讯作者。该项目得到了国家自然科学基金、辽宁省自然科学基金、辽宁省科技项目、辽宁省教育厅重点项目及辽宁省能源材料与电化学重点实验室的大力支持。
图1. 正极制备过程及形貌图
锂硫电池的商业化应用长期受阻，主要原因在于正极导电性差、循环过程中的体积膨胀和多硫化物的穿梭效应。提高电池循环过程中活性物质的反应动力学是解决上述难题的关键技术之一。针对这些挑战，本研究创新性地构建了一种负载富镍NCM材料的三维碳骨架作为正极载硫基体。三维碳骨架富含丰富孔道，显著提高了正极的导电性，同时减轻了体积膨胀对电池性能的不利影响（图1）。更为关键的是，富镍NCM材料在循环过程中通过金属离子溶出效应，形成了大量能够吸附并催化多硫化物的活性位点，从而加速了活性物质的反应动力学，并有效抑制了多硫化物的穿梭效应。此创新设计显著提升了锂硫电池的电化学性能和使用寿命（图2）。实验结果表明，使用该正极组装的Li-S电池每圈容量衰减仅为0.051%，即使在10 C的超高电流密度和6 mg cm-2的高负载条件下，仍能实现453.1 mAh g-1和4 mAh cm-2的稳定可逆充放电容量（图3）。
图2. 富镍NCM材料溶出效应示意图
图3. Li-S电池电化学性能图
（供稿：周洪旭；审核：张涵）