纳米反应器提升锂硫电池性能

最近，中国科学院大连化学物理研究所的刘健和吴忠帅研究员通过分子水平设计开发了一种硫化物催化剂改性纳米反应器，并将其应用于锂硫电池阳极，获得了优异的多硫化物催化活性和循环稳定性。相关研究成果发表在《先进能源材料》上。

锂硫电池具有较高的理论能量密度(2600瓦时/千克)和理论比容量(1675毫安时/克)，被认为是一种具有广阔应用前景的高比能量电池。然而，由于充放电过程中硫转化反应动力学缓慢，硫利用率不高，溶解现象严重，使得锂硫电池容量低，循环稳定性差，极大地限制了锂硫电池的实际应用。如何合理设计电催化系统，高效稳定地实现高负荷硫阳极条件下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和发展的瓶颈之一。

研究人员从分子设计的角度设计了一种硫化物电催化剂颗粒修饰的碳球纳米反应器，并将其应用于锂硫电池阳极，成功构建了具有高催化活性的硫阳极复合材料。该纳米反应器质量密度低，孔隙率高，电催化剂高度分散，显著提高了多硫化物的吸附、催化和转化能力，在0.5℃的电流密度条件下，纳米反应器的容量保持在1070毫安时，每克循环200次，衰减很小。纳米反应器结构的设计策略为研究离子在纳米空间的迁移和扩散以及构建高容量、长循环寿命的金属硫电池提供了新的思路。

相关论文信息:https://doi.org/10.1002/aenm.202000651