“分子粘合剂”原位调控多硫化物形态

发布日期:2020-10-23     浏览次数:次   

近日,我院董全峰教授课题组在锂硫电池研究中取得重要进展,相关研究成果以“Turning Soluble Polysulfide Intermediates Back into Solid State by a Molecule Binder in Li–S Batteries”为题发表在ACS Nano上(DOI: 10.1021/acsnano.0c07240.)。

锂硫电池是极具发展前景的下一代高比能储能体系,尽管国内外在这方面已经开展了很多研究工作,但该体系仍存在很多问题。其中,可溶性多硫化物中间体的穿梭效应是一个难以逾越的障碍。它会造成容量的不可逆损失,无法长时间循环等,严重阻碍锂硫电池的发展和工业化应用进程。

董全峰教授课题组在锂硫电池方面开展了系统的研究工作 (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.) 。针对可溶性多硫化物中间体问题,该工作首次提出了分子粘结剂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应,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。

该研究工作是在董全峰教授和郑明森副教授的指导下,主要由我院2017级博士生樊孝祥完成,理论计算部分由袁汝明副教授完成,博士生雷杰、林晓东、崔学阳、徐攀等也参与了部分工作。研究工作得到了国家自然科学基金委(项目批准号:U18052542167319621703186U170525521773192)的资助。

论文链接:https://doi.org/10.1021/acsnano.0c07240

 

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