西南大学徐茂文教授课题组锂硫电池研究取得了什么进展

近日，西南大学材料与能源学部徐茂文教授课题组在设计开发高性能锂硫电池研究上取得重要进展。相关研究成果以“Double-ShelledNiO-NiCo2O4HeterostructureCarbonHollowNanocagesasAnEfficientSulfurHostforAdvancedLithium-SulfurBatteries”为题发表在国际能源期刊《AdvancedEnergyMaterials》(先进能源材料)上,该期刊影响因子为16.72。学校为该成果的第一完成单位，硕士研究生胡琳钰和代春龙为该论文的共同第一作者，徐茂文教授为通讯作者。

随着环境问题的日益严峻以及电子电动设备的迅猛发展，设计和开发高效的储能设备势在必行。锂硫电池因具有高能量密度、髙理论容量、硫正极资源丰富、价格低廉以及环境友好等特点，被认为是下一代最有前景的能量存储系统之一。然而，由于硫正极材料及其放电产物硫化锂导电性差，充放电过程中的体积效应以及“穿梭效应”等问题，致使电池中硫的利用率低，容量衰减快，倍率性能差，严重阻碍了锂硫电池的商业化进程。

针对这些问题，徐茂文教授课题组设计并合成了双层核壳NiO-NiCo2O4异质结C空心纳米笼作为硫的载体，并首次应用于锂硫电池中。这种空心结构不仅能够为硫的存储提供充足的空间，还能有效应对硫充放电过程中的体积效应；此外，NiO-NiCo2O4异质结纳米笼能够利用自身组成的独特优势，有效抑制多硫化物溶解扩散并促进其转化反应中的动力学过程，缓解电池的穿梭效应，充分体现了异质结的优势。基于这种独特的设计，该材料作为锂硫电池的正极，表现出较高的比容量以及良好的循环稳定性。

该研究工作得到国家自然科学基金和中央高校基本业务费项目资助，与美国麻省理工大学陈育明博士合作完成。