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  近日，華東理工大學(xué)化工學(xué)院化學(xué)工程聯(lián)合國家重點實驗室研究人員，在高性能鋰硫電池的研究工作中取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究論文“Kinetically-Enhanced Polysulfide Redox Reactions by Nb2O5Nanocrystal for High-Rate Lithium–Sulfur Battery”以全文形式發(fā)表在《能源環(huán)境科學(xué)》上。該研究提供了一種電催化加快聚硫化物還原反應(yīng)速率的新思路，為鋰-硫電池正極材料的設(shè)計提出了理論指導(dǎo)。

  鋰硫電池理論比能量可達(dá)2600Wh/kg，是目前鋰離子電池的3-5倍，被認(rèn)為是最有前途的新一代電池。然而，鋰硫電池仍存在著諸多亟待解決的問題，如循環(huán)壽命低、活性物質(zhì)利用率低、硫正極材料及其放電產(chǎn)物導(dǎo)電性差等。


  研究者采用液相浸漬法將具有電催化活性的Nb₂O₅納米顆粒均勻負(fù)載到中孔炭微球骨架中，以此作為單質(zhì)硫的載體，結(jié)合物理和化學(xué)吸附作用封裝活性物質(zhì)硫和中間聚硫化物，實現(xiàn)了硫正極性能的大幅提升。本工作利用電化學(xué)動力學(xué)研究證明，Nb2O5納米晶體不僅與多硫化物陰離子之間存在著強烈的化學(xué)吸附作用，而且，可以作為電化學(xué)催化劑顯著加快聚硫化物還原反應(yīng)速率，減少多硫化物的“穿梭效應(yīng)”。該硫正極表現(xiàn)出空前的倍率性能與優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性，在5C的電流下，放電容量達(dá)到887 mAh/g，循環(huán)500次后，容量維持在650mAh/g。

  本工作主要由碩士研究生陶穎卿等在龍東輝教授的指導(dǎo)下完成，并得到了化工學(xué)院劉宇副教授在量化計算方面的支持。上述工作得到了“973”課題、國家自然科學(xué)基金以及中央高校基本科研業(yè)務(wù)費等有關(guān)項目的資助。