Advanced Energy Materials: 缺陷工程用于加速锂硫化学——策略,机制与展望

锂硫电池因其高能量密度、低成本和环境友好等特性,作为新一代的储能体系受到广泛关注。然而,充放电过程中缓慢的氧化还原动力学反应,以及中间多硫化物的穿梭效应仍然限制了高性能锂硫电池的商业化应用。解决上述问题的关键之一是合理设计媒介材料,有效促进锂硫电池的氧化还原动力学,最终实现有利的硫反应化学。缺陷工程被认为可以优化纳米材料的电子结构,从而增加活性位点并提升催化活性。因此在锂硫领域中缺陷工程已经被广泛应用于改善媒介材料的吸附和催化效应,从而实现对于多硫化物的有效锚定和快速转化,以追求高比能和长寿命锂硫电池。

苏州大学能源学院孙靖宇教授课题组联合加拿大滑铁卢大学陈忠伟教授课题组综述了锂硫电池体系中缺陷工程的最新研究进展。该文章首先概述锂硫电池的基本反应原理和动力学过程,接着从本征缺陷、空位、掺杂以及单原子四个方面总结了缺陷工程的合成策略,并且详细分析了各类缺陷工程在管理多硫化物,加速硫反应动力学中的具体反应机制。除此之外,该文章还解析了缺陷媒介在锂硫电化学反应过程中的原位演化过程。最后,缺陷工程在锂硫领域的未来发展方向得到了进一步的展望。

该工作拓宽了锂硫电池中缺陷媒介的设计思路和机制理解,为未来实用化锂硫电池的研究及应用提供了借鉴。苏州大学硕士研究生史子雄为论文的第一作者,孙靖宇教授和陈忠伟教授为共同通讯作者。

论文信息:

Defect Engineering for Expediting Li–S Chemistry: Strategies, Mechanisms, and Perspectives

Zixiong Shi, Matthew Li, Jingyu Sun*, Zhongwei Chen*

Advanced Energy Materials

DOI: 10.1002/aenm.20210033