【大连】大连化物所：通过纳米反应器的电催化效应构建高性能的锂硫电池
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近日 ， 中国科学院大连化学物理研究所微纳米反应器与反应工程学研究组(05T7组)刘健研究员团队与二维材料与能源器件研究组(DNL21T3)吴忠帅研究员团队通过分子水平的设计 ， 开发了一种Fe1-xS修饰的纳米反应器 ， 并将其应用于锂硫电池正极 ， 获得了优异的多硫化物催化活性和循环稳定性 。
锂硫电池具有较高的理论能量密度(2600 Wh/kg)和理论比容量(1675 mAh/g) ， 被认为是一种有广阔应用前景的高比能电池 。 但由于在充放电过程中硫的转化反应动力学慢 ， 导致硫的利用率不高、穿梭效应严重等问题 ， 使得锂硫电池的容量偏低 ， 循环稳定性差 ， 大大限制了锂硫电池的实际应用 。 因此 ， 如何合理设计电催化体系 ， 在高载硫的条件下 ， 高效稳定地实现多硫化物的催化转化 ， 提高锂硫电池的容量和寿命 ， 是目前锂硫电池应用发展的瓶颈之一 。
该研究团队从分子水平的设计角度出发 ， 合理地设计出一种电催化剂Fe1-xS颗粒修饰的碳球纳米反应器 ， 并将其应用于锂硫电池的正极 ， 成功构建了高催化活性、高硫载量的硫正极复合材料 。 该纳米反应器质量密度低 ， 孔隙率高 ， 具有高度分散的电催化剂 ， 显著提高了对多硫化物的吸附催化转化能力 。 在0.5 C的电流密度条件下 ， 容量保持1070 mAh/g循环200圈几乎没有衰减 。 这种纳米反应器结构的设计策略为研究纳米空间中的离子迁移扩散 ， 构建高容量、长循环寿命的金属硫电池提供了新的思路 。
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