近日，華東理工大學化工學院功能炭材料研究團隊在鋰硫電池隔膜涂層改性方面取得新進展。相關研究成果發表在《先進能源材料》上。
鋰硫電池超高的能量密度及環境友好等優勢，使其成為繼鋰離子電池之后最具應用前景的電化學儲能體系之一。但鋰硫電池目前存在的關鍵問題是放電過程中，正極單質硫會形成多硫化鋰中間產物，而多硫化鋰易溶于醚類電解液，且商用聚丙烯隔膜的孔徑又大于多硫離子的動力學直徑，導致多硫化鋰在充放電過程中發生穿梭效應。鋰離子與多硫化鋰之間的催化反應動力學，又是影響正極單質硫有效利用率、有效載硫量及其電化學性能的關鍵因素。為此，研究團隊設計并合成了Mo?C–MoS?面內二維異質結構以用作隔膜涂層材料，并顯著提升了炭黑/硫正極的綜合電化學性能。
這種結構加速了固態硫化鋰的均勻沉積與溶解，提高了電子和離子的遷移/擴散速率，并對固態硫化鋰、可溶性多硫化鋰呈現較高的催化氧化還原活性。因此，該研究成果通過提高可溶性多硫化鋰的催化反應速率和轉化效率，大幅提升了炭黑/硫正極的長循環容量和大電流倍率性能。
該研究為面內二維異質結構的界面結構設計提供了一種新方法，也為同類型二維材料的結構控制及其在電子、光電子、能量存儲和轉換等領域中的應用提供參考。
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