科学家发明包裹锂流电池正极材料的新技术

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锂硫电池有望被应用于动力电池、便携式电子产品等领域，但内部的多硫化物穿梭效应造成循环寿命短的问题将限制其将来的实际应用。 日前，中科院苏州纳米所陈立桅团队在锂硫电池的研究取得进展，相关成果发布于《自然.通讯》。

常规的包覆策略是在硫正极材料颗粒外制备一个包覆层，然后将此材料制备成正极并与电解液等搭配组装成电池。但常规包覆策略存在一个难以克服的矛盾：如果材料颗粒在组装电池之前已覆有完美包覆层，则电解液难以扩散进材料内部，导致内部的硫无法参与充放电过程；如果材料未被完美包覆，则充放电过程中的中间产物多硫化物仍将从正极材料中扩散出来，造成穿梭效应。为此，研究人员预先在碳/硫复合颗粒上生长一层不完美的含孔的预包覆层，后将由此材料制备而成的正极与含有特殊添加剂的电解液一起组装成电池。在电解液浸润碳/硫颗粒的同时，添加剂将与预包覆层发生反应，从而在颗粒外部原位形成致密的包覆层。

这种原位包覆策略避免了常规手段的弊端，既实现了电解液与材料的浸润，同时又限制了多硫化物的扩散。研究结果表明，采用此新包覆策略的锂硫电池的库仑效率和循环寿命得到显著提升，其组装的电池在高放电倍率的条件下呈现出极好的循环稳定性。