鋰硫電池是由硫作為正極材料、金屬鋰片作為負極的二次電池，其理論比容量和電池理論比能量較高，分別為１６７２ｍＡｈ·ｇ－１和２６００Ｗｈ·ｋｇ－１，被認為是現在最具研究價值和應用前景的高能量鋰二次電池體系之一。然而，目前鋰硫電池仍存在著很多需要解決的問題，如循環壽命低、活性物質利用率低、硫正極材料及其放電產物導電性差等。
 

　
　鋰電池
 

　近日，中國科學技術大學錢逸泰、朱永春課題組發展了一種新型的鋰硫電池正極材料——硒硫固溶體。研究人員從價格低廉的商業硫粉、硒粉出發，基于兩者的二元相圖，將其與實驗組前期制備的多孔碳復合，得到比例不同的富硫Ｓ１－ｘＳｅｘ／Ｃ?。ǎ?asymp;　０。１，?。?。０８，　０。０６，?。啊＃埃担秃衔?。研究表明，所制備的Ｓ１－ｘＳｅｘ／Ｃ復合材料在碳酸酯電解液中仍表現出優異循環穩定性及倍率性能：在０。５?。痢。纾彪娏髅芏认卵h５００圈，比容量仍保持在１１０５?。恚痢。琛。纾保患词乖冢玻啊。痢。纾备唠娏髅芏认?，比容量達到６１７?。恚痢。琛。纾薄Ｍㄟ^液相拉曼以及Ｘ－射線光電子能譜發現，Ｓ１－ｘＳｅｘ／Ｃ復合材料在循環前后都存在有穩定的硒－硫鍵。此項研究工作不僅揭示了硒硫固溶體的穩定機制，而且為后續研究開拓其他新型鋰硫電池正極材料奠定了基礎。相關研究論文發表在《能源環境科學》（Ｅｎｅｒｇｙ　Ｅｎｖｉｒｏｎ?！。樱悖椤＃。玻埃保?，?。模希桑骸。保啊＃保埃常梗茫担牛牛埃保矗罚埃耍┥?，并被選為該雜志２０１５年第１１期的內插圖。

　另一方面，與硫同族的硒正極材料近年來也備受關注。該課題組發展了一種新的鹽焗法將硒灌入到多孔碳中，避免了惰性氣體或者真空氣氛保護，一定程度上避免在加熱過程中的溫度波動，利于將熔融的硒灌入到多孔碳中，使Ｓｅ／Ｃ復合材料中活性Ｓｅ的比例從以往報道的３６–５４％提高到７２％。所制備的Ｓｅ／Ｃ復合材料表現出優異的儲鋰性能：在１?。脳l件循環１０００圈，容量保持率達９５。７％。在Ｎａ－Ｓｅ電池測試中，Ｓｅ／Ｃ復合材料仍表現出較好的循環穩定性。該課題組提出的鹽焗法，不但可以作為一種普適方法將其他低熔點材料灌注入多孔碳基底材料中，而且該方法簡單易行，利于擴大化生產，有望推動Ｌｉ－Ｓｅ，?。危幔樱宓认嚓P電池的進一步發展。相關結果近日發表在《先進功能材料》上，并被Ｗｉｌｅｙ旗下的“Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｖｉｅｗ　Ｃｈｉｎａ”選為亮點研究報道。論文第一作者為該課題組的博士后李曉娜。

　此外，該課題組也發展了冰浴法制備性能優異的石墨烯包覆的硒／聚苯胺核殼結構納米線，首次打破了以往多把Ｓｅ熔融灌入多孔碳中的思想，結合了石墨烯的高導電性、獨特的導電聚苯胺殼層以及硒納米線一維結構三者的共同作用，使得該復合材料表現出較好的電化學性能。相關結果發表在《納米能源》上（Ｎａｎｏ?。澹睿澹颍纾玻埃保担保?，?。担梗?ndash;６００）。

責任編輯：班英飛

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