鋰硫電池由于具有理論容量高(1675mAhg-1)、能量密度大(2600Whkg-1)、硫資源豐富等特點，被廣泛地認為是未來大規模儲能領域應用發展的方向。其正極材料的孔結構設計有關提高電解液滲透速率和載量硫、抑制多硫化物（LiPS）穿梭效應、實現具有高能量密度的Li-S電池的實際應用至關重要。

近日，大連理工大學膜科學與技術團隊賀高紅教授、李祥村副教授提出相轉化法可放大制備具有柔性的三層結構多孔C/SiO2膜。作為一種多功能且無金屬集流體的正極，C/SiO2膜的分級大孔可以作為理想的硫載體，以減輕硫的體積膨脹效應。此外，互連的導電網絡可以加快電子傳輸，提高反應動力學。嵌入的極性納米SiO2顆粒對LiPS具有很強的化學吸附能力，有效地消除了穿梭效應。C/SiO2膜正極中的硫含量可達2.8mgcm-2，面容量達1.6mAhcm-2（ACSNano,2019,135,5900），拓展制備不同功能顆粒改性的復合膜材料，提高LiPS的化學吸附能力，抑制穿梭效應，提高電池循環穩定性（Chem.Eng.J.,2019.122858）。

圖1.(a)相轉化法制備具有有序多孔結構的一體化膜電極材料，(b,c)膜電極材料具有高載硫性能（>3mgcm-2）,(d,e)載硫膜電極可以直接用作鋰硫電池正極，和傳統方法相比，節省了Al箔、導電碳粉末、粘結劑，從而有效提高了電池的能量密度，(f)電極膜孔的有序通道極大提高了離子在膜電極內的傳遞速率。

進一步在相轉化過程中加入Fe3+，加速溶劑\非溶劑相分離，誘導膜孔的有序化排列，提高離子在電極膜內的傳遞速率（Chem.Eng.J.,2019,368,310），提高鋰硫電池的倍率性能和循環穩定性，研究結果以封面形式發表（J.Mater.Chem.A，2019，7,20614）。

圖2.膜孔有序化排列，提高離子在電極膜內的傳遞速率，提高鋰硫電池的倍率性能和循環穩定性（兩個紐扣電池串聯，點亮>40LED燈，>2h）

為提高膜電極內電池內動力學反應速率，在多孔空心碳球的限域反應器中合成Pt@Ni核殼材料，雙金屬不僅通過降低反應能壘，加速電子轉移從而促進硫化鋰分解轉化，還增強了對多硫化物的親和吸附用途，實現了具有高容量和循環穩定性的鋰硫電池。同時該研究還深入探究了雙金屬在鋰硫電池中的協同機理，并供應了相關的證明，為今后電催化在鋰硫電池中的應用發展供應了借鑒，內容以內封面的形式發表（Small2019,15,1902431）。以上研究被邀請撰寫有關電極材料制備及儲能領域的綜述性論文（Small2019,15,1804737）。

圖3.鉑鎳合金催化劑吸附性能及催化機理分析。(a)鉑鎳合金催化劑與多硫化物相互用途的DFT分子模擬；(b)基于DFT計算的催化劑與多硫化物間吸附能；(c)鉑鎳合金催化硫化鋰分解的機理示意圖；(d)基于分子前線軌道理論計算純金屬鉑、鎳及鉑鎳合金與反應物的HOMO-LUMO反應能壘差；(e)硫化鋰在鉑鎳合金催化劑上的分解能壘。