近日，西南大學(xué)材料與能源學(xué)部徐茂文教授課題組在設(shè)計開發(fā)高性能鋰硫電池研究上取得重要進(jìn)展。相關(guān)研究成果以“Double-ShelledNiO-NiCo2O4HeterostructureCarbonHollowNanocagesasAnEfficientSulfurHostforAdvancedLithium-SulfurBatteries”為題發(fā)表在國際能源期刊《AdvancedEnergyMaterials》(先進(jìn)能源材料)上,該期刊影響因子為16.72。學(xué)校為該成果的第一完成單位，碩士研究生胡琳鈺和代春龍為該論文的共同第一作者，徐茂文教授為通訊作者。

隨著環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻以及電子電動設(shè)備的迅猛發(fā)展，設(shè)計和開發(fā)高效的儲能設(shè)備勢在必行。鋰硫電池因具有高能量密度、髙理論容量、硫正極資源豐富、價格低廉以及環(huán)境友好等特點，被認(rèn)為是下一代最有前景的能量存儲系統(tǒng)之一。然而，由于硫正極材料及其放電產(chǎn)物硫化鋰導(dǎo)電性差，充放電過程中的體積效應(yīng)以及“穿梭效應(yīng)”等問題，致使電池中硫的利用率低，容量衰減快，倍率性能差，嚴(yán)重阻礙了鋰硫電池的商業(yè)化進(jìn)程。

針對這些問題，徐茂文教授課題組設(shè)計并合成了雙層核殼NiO-NiCo2O4異質(zhì)結(jié)C空心納米籠作為硫的載體，并首次應(yīng)用于鋰硫電池中。這種空心結(jié)構(gòu)不僅能夠為硫的存儲提供充足的空間，還能有效應(yīng)對硫充放電過程中的體積效應(yīng)；此外，NiO-NiCo2O4異質(zhì)結(jié)納米籠能夠利用自身組成的獨特優(yōu)勢，有效抑制多硫化物溶解擴(kuò)散并促進(jìn)其轉(zhuǎn)化反應(yīng)中的動力學(xué)過程，緩解電池的穿梭效應(yīng)，充分體現(xiàn)了異質(zhì)結(jié)的優(yōu)勢。基于這種獨特的設(shè)計，該材料作為鋰硫電池的正極，表現(xiàn)出較高的比容量以及良好的循環(huán)穩(wěn)定性。

該研究工作得到國家自然科學(xué)基金和中央高校基本業(yè)務(wù)費項目資助，與美國麻省理工大學(xué)陳育明博士合作完成。