锂硫电池面临大挑战 小分子新技术有望缩短锂硫电池商业化进程

　　随着化石能源的日益枯竭和环境恶化问题的日益严重，寻找清洁、高效、安全的新能源成为当前急需解决的重大问题。锂硫二次电池具有价格低廉、环境友好、理论比能量高等优点，特别是硫不但在地球中储量丰富，而且硫正极材料的理论容量和比能量是传统锂电池正极材料的10倍以上。

　　锂硫电池被公认为是未来锂离子电池最理想的替代品。一旦，锂硫电池成功实现商业化，那必将给电子、电动汽车等行业带来质的飞跃。

　　然而，目前　　战，其中最关键的问题来源于电池充放电过程中产生的易溶解于电解液的中间产物—多硫化物。一方面，多硫化物的溶解增加了电解液的黏度，降低了离子导电性;另一方面，多硫化物的溶解导致活性物质急剧流失，电池的性能大幅衰减。

　　因此，如何减少硫在电解液中的损失，实现有效“固硫”?如何设计出高载量的硫正极以提高比能量?这些都是目前实际应用过程中亟待解决的关键难题。

　　近日，温州大学王舜教授团队联合加拿大工程院院士、滑铁卢大学陈忠伟教授课题组及美国阿贡国家实验室陆俊博士课题组在Nat.Commun.2018(9)705(自然·通讯)上发表了题为“Chemisorptionofpolysulfidesthroughredoxreactionswithorganicmoleculesforlithium–sulfurbatteries”的学术论文，首次提出了利用有机小分子蒽醌“固硫”的创新思路，实现了高载量硫正极长期循环的稳定性。

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　　据此，研究者提出了不同于传统的有机小分子助力的“固硫”新机制，即通过在充放电过程中小分子蒽醌与可溶性多硫化锂发生“化学性吸附”，形成无法溶解于电解液的不溶性产物，从而实现了对活性物质流失的有效抑制，显著地增加了电池的寿命。

　　再者，有机小分子成本低(如蒽醌1公斤低于50元)，电极制备简单、方便，易于大规模合成;同时，还可以简便构建高载量的硫电极，进一步提高电极的单位面积质量和电池的比能量。在未来，小分子“固硫”新技术将有望大大缩短高性能锂硫电池商业化的进程。

　　总之，这一研究成果揭示了有机小分子对锂硫电池循环性能的重要作用，在锂硫电池传统研究的基础上提出了新的研究方向——小分子助力构建高性能锂硫电池。这一研究将使得锂硫电池的发展迈向新台阶。