新型纳米反应器为锂硫电池设计取得突破

近日，一项有关锂硫电池的突破性研究论文发表在《先进能源材料》杂志上。

中科院大连化学物理研究所(DICP)的刘健教授和吴忠帅教授领导的研究小组开发出了Fe1-xS修饰的介孔碳球作为锂硫电池阴极的纳米反应器。

该纳米反应器具有良好的多硫化物催化活性和循环稳定性。可以为设计安全、高能量密度的锂金属电池提供一个全新的方案。

据了解，锂硫电池的理论能量密度为2600Wh kg-1，理论容量为1675mAh g-1。但由于充、放电过程中硫的转换反应动力学较慢，导致硫的利用率低，穿梭效应严重。这会进一步降低了锂硫电池的容量和稳定性。

因此，设计合理的电催化系统可以在高硫负荷下实现多硫化物的稳定高效的催化转化，从而获得较高的循环稳定性。

在该研究中，研究人员设计了一种装饰有高度分散的Fe1-xS电催化剂纳米颗粒(Fe1-xS- nc)的介孔碳纳米反应器，并将其应用于具有高催化活性和高硫负荷的锂硫电池阴极。

该纳米反应器具有低质量密度、高孔隙率和高度分散的电催化剂，显著提高了多硫化物的吸附和催化转化能力。

研究人员发现，在电流密度为0.5C的情况下，Fe1-xS-NC在200次循环后的初始值为1070mAh g-1，其容量几乎没有衰减。

刘教授说：“纳米反应器设计策略为制造大容量、长周期可充电电池提供了一种新的方案。”

他补充道：“这将为设计更安全和高能量密度的锂金属电池开辟一条道路。”