近日，一項有關鋰硫電池的突破性研究論文發表在《先進能源材料》雜志上。
中科院大連化學物理研究所(DICP)的劉健教授和吳忠帥教授領導的研究小組開發出了Fe1-xS修飾的介孔碳球作為鋰硫電池陰極的納米反應器。
該納米反應器具有良好的多硫化物催化活性和循環穩定性。可以為設計安全、高能量密度的鋰金屬電池提供一個全新的方案。
據了解，鋰硫電池的理論能量密度為2600Wh kg-1，理論容量為1675mAh g-1。但由于充、放電過程中硫的轉換反應動力學較慢，導致硫的利用率低，穿梭效應嚴重。這會進一步降低了鋰硫電池的容量和穩定性。
因此，設計合理的電催化系統可以在高硫負荷下實現多硫化物的穩定高效的催化轉化，從而獲得較高的循環穩定性。
在該研究中，研究人員設計了一種裝飾有高度分散的Fe1-xS電催化劑納米顆粒(Fe1-xS- nc)的介孔碳納米反應器，并將其應用于具有高催化活性和高硫負荷的鋰硫電池陰極。
該納米反應器具有低質量密度、高孔隙率和高度分散的電催化劑，顯著提高了多硫化物的吸附和催化轉化能力。
研究人員發現，在電流密度為0.5C的情況下，Fe1-xS-NC在200次循環后的初始值為1070mAh g-1，其容量幾乎沒有衰減。
劉教授說：“納米反應器設計策略為制造大容量、長周期可充電電池提供了一種新的方案。”
他補充道：“這將為設計更安全和高能量密度的鋰金屬電池開辟一條道路。”
