华东理工化工学院锂硫电池研究获进展

 近日，华东理工大学化工学院功能炭材料研究团队合成了一种“双功能”石墨烯介孔二氧化锡(SnO₂)/二硒化锡(SnSe₂)纳米片用作锂硫电池的隔膜修饰层(G-mSnO₂/SnSe₂)，展现出优异的电化学性能，在锂硫电池领域研究中获得新进展。

　　研究团队合成的锂硫电池隔膜修饰层，具备高电导率、强化学吸附位点和动态插层转换动力学等特点。经表征分析和模拟计算表明，该隔膜修饰层对“穿梭效应”具有较好的抑制作用，并且能促进多硫化锂催化转化。此外，该G-mSnO₂/SnSe₂较强的亲锂位点和多孔结构有助于降低锂的成核过电位、锂剥离与沉积过程中负极表面的均匀成核，进而有效抑制锂枝晶生长。

　　当G-mSnO₂/SnSe₂用作锂硫电池的隔膜修饰层时，展现出优异的电化学性能，具有较高的高硫利用率、长循环寿命。在理论容量5毫安/克电流密度下循环2000次，锂硫电池可逆容量高达648毫安时/克，平均每圈容量衰减率仅为0.0144%。

　　锂硫电池因硫的低成本、超高的理论容量，高能量密度等优势，被认为是继锂离子电池之后最具应用前景的电化学储能体系之一。对硫正极而言，多硫化锂溶于电解液形成“穿梭效应”，导致活性物质硫利用率低和容量快速衰减等问题。对锂负极而言，锂枝晶的不可控生长容易引发电池短路甚至有安全隐患。因此，如何在电池长期循环过程中同步抑制“穿梭效应”和“枝晶生长”成为锂硫电池实际应用化进程中一项艰巨的技术挑战。