近日，我室在锂硫电池容量衰减机制研究及高性能硫碳电极材料的设计调控方面取得重要突破，研究成果发表于世界著名学术期刊《自然》子刊《自然·通讯》（Nature Communications）杂志。

  

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锂硫电池是一类极具发展前景的新型高容量储能体系，具有理论能量密度高、低成本、绿色环保等突出优点，其理论比容量高达1675 mAh g^-1，构成的锂二次电池体系理论比能量密度可达2600 Wh kg^-1，是目前商业化锂离子电池的7倍，在新能源汽车用动力电池等新兴技术领域显示出广阔的应用前景。然而，受限于单质硫的绝缘特性及其在电解液中溶解导致的“穿梭效应”，锂硫电池的硫正极活性差、利用率低、容量衰减快，大大限制了其性能发挥和实际应用。

 针对困扰锂硫电池发展的挑战性难题，邱介山教授领衔的“能源材料化工”创新团队与新加坡南洋理工大学楼雄文教授课题组密切合作，提出了一种设计和构筑高性能硫碳复合电极材料的新策略，围绕复合电极材料的可控构筑、结构优化和电化学机理等开展了系统深入的理论模拟和实验研究。发现：锂硫电池固态放电产物在电化学反应过程中自碳材料表面的不断剥落和流失是导致硫碳电极材料容量快速衰减的主要原因之一；提出并建立了一种全新的化学键合技术策略，基于比表面积大、导电性优异的石墨烯材料，以共价功能化方式在石墨烯的表面引入双功能二元胺小分子，成功实现了锂硫电池固态放电产物及可溶性多硫化物的原位高效稳定，创制出具有优异循环寿命和倍率性能的石墨烯/硫复合电极材料。这一高效构筑长寿命锂硫电池电极材料的新策略为深入理解锂硫电池硫碳电极性能衰减机制提供了全新的思路。相关结果近日发表在《自然·通讯》杂志，作者：王治宇教授（青年千人学者），董琰峰（博士生，共同第一作者），李洪江（博士生），赵宗彬教授，吴浩斌（博士生），郝策教授，刘绍鸿（博士生），邱介山教授，楼雄文教授。

  

胺基功能化石墨烯对锂硫电池放电产物的稳定作用机制及其电化学性能

 

此项研究工作得到了国家自然科学重点基金项目及中组部青年千人计划的资助支持。

 

《自然·通讯》是自然出版集团（Nature Publishing Group）旗下的一个著名刊物，以刊发多学科领域重大科研成果进展著称，在国际上拥有广泛的影响力。在最新发布的2013年科学期刊引用报告（Journal Citation Reports）中，《自然·通讯》已跻身全球多学科学术期刊前列，SCI影响因子10.742。