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  近日，華東理工大學化工學院化學工程聯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展，相關研究論文“Kinetically-Enhanced Polysulfide Redox Reactions by Nb2O5Nanocrystal for High-Rate Lithium–Sulfur Battery”以全文形式發表在《能源環境科學》上。該研究提供了一種電催化加快聚硫化物還原反應速率的新思路，為鋰-硫電池正極材料的設計提出了理論指導。

  鋰硫電池理論比能量可達2600Wh/kg，是目前鋰離子電池的3-5倍，被認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，如循環壽命低、活性物質利用率低、硫正極材料及其放電產物導電性差等。


  研究者采用液相浸漬法將具有電催化活性的Nb₂O₅納米顆粒均勻負載到中孔炭微球骨架中，以此作為單質硫的載體，結合物理和化學吸附作用封裝活性物質硫和中間聚硫化物，實現了硫正極性能的大幅提升。本工作利用電化學動力學研究證明，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吸附作用，而且，可以作為電化學催化劑顯著加快聚硫化物還原反應速率，減少多硫化物的“穿梭效應”。該硫正極表現出空前的倍率性能與優良的循環穩定性，在5C的電流下，放電容量達到887 mAh/g，循環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下完成，并得到了化工學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、國家自然科學基金以及中央高校基本科研業務費等有關項目的資助。