厦门大学化学化工学院电化学科学与工程研究所董全峰

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锂硫电池由于其高理论能量密度而被认为是极具潜力的下一代高能量密度储能体系。然而，缓慢的硫电极过程动力学制约了锂硫电池的性能发挥。其中，界面的电化学反应催化以及加速锂离子的扩散是关键因素。董全峰教授团队之前的工作表明，在电极中植入具有多重氧化还原特征的辅助功能分子可以突破传统的扩散层约束，驱动界面上锂离子的高效输运至反应位点从而实现强制对流。这一研究改善了锂离子扩散行为，但未能有效提高界面电化学步骤动力学。

       基于此，厦门大学董全峰团队研发了一种应用于硫正极的双功能有机复合分子，亚甲基蓝蒽醌2-磺酸钠（MB-AQ）。MB-AQ通过多步氧化还原反应可逆地结合与释放锂离子，驱动离子在界面的高效输运，确保硫物种的电化学反应始终有充足的锂离子供应；此外，循环过程中功能分子产生的极性位点可以有效的耦合多硫化锂，降低硫转换反应的能垒，催化硫物种在界面处的电化学反应。得益于离子扩散的加速和界面反应催化两种功能，MB-AQ/rGO/S用作锂硫电池正极时在4C下可以实现674 mAh g−1的初始容量并稳定循环1000个周期，即使在6C的大电流密度下也可以实现462 mAh g−1的可逆容量。
       文章信息:Zheng Q, Fan X, Liu G, et al. Enhancing sulfur cathode process via a functionalized complex molecule. Nano Research, 2022, https://doi.org/10.1007/s12274-022-5282-6.