日前，东南大学能源与环境学院吴宇平教授“三尺储能”研究团队以“Strategies Toward High Loading Lithium-Sulfur Batteries”为题，在国际权威期刊《ACS Energy Letters》（影响因子23.991）上发表文章。
在可充电二次电池中，锂硫电池具有比商用锂离子电池更高的理论能量密度和比容量，在电力驱动装置中具有很大的应用前景。自1962年首次被报道以来，锂硫电池已经经历了半个世纪的研究，早期的研究主要集中在通过物理限制和化学吸附法来解决多硫化物的穿梭效应。然而，在实验室层面的许多研究通常电极质量负载量较低。一般来说，增加硫负载量会增加电极的厚度，阻碍电子传导，限制离子扩散，进一步降低反应动力学，造成活性材料浪费。此外，高硫负载量将进一步加剧穿梭效应，降低电池性能，包括循环寿命和能量密度。高硫负载量需要电极具备快速电荷传输、多硫化物反应动力学快和抑制多硫化物穿梭的特点。
近年来，吸附和催化策略被广泛报道，以解决多硫化物严重的穿梭效应和较差的反应动力学问题，从而构建高硫负载量锂硫电池。本论文着重介绍和分析了锂硫电池的工作原理、存在的技术挑战和潜在的解决方案。详细介绍了多硫化物穿梭的主要原因以及吸附和催化作用的基本原理，综述了吸附-催化双重策略在高硫负载量（>5 mg cm-2）锂硫电池电极设计中的应用。本文通过综合性介绍“吸附-催化”双重策略来解决多硫化物的穿梭效应和动力学差的问题，将为构建高硫负载量锂硫电池提供有效参考与指导。该论文得到了国家自然科学基金和东南大学高层次人才启动经费等项目的资助。
东南大学“三尺储能”研究团队青年教师汪涛副研究员为文章的第一作者，吴宇平教授为通讯作者，东南大学为第一和唯一通讯单位。东南大学“三尺储能”研究团队由吴宇平教授牵头组建，主要研究方向为“双碳”背景下新型储能材料与器件，包括高安全水系金属离子电池和锂离子电池、高能量密度锂金属电池和锂硫电池、以及高功率密度混合电容器等。
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsenergylett.2c02179