近日，國際知名學術期刊Advanced Functional Materials 以“Accelerated Li⁺ Desolvation for Diffusion Booster Enabling Low-Temperature Sulfur Redox Kinetics via Electrocatalytic Carbon-grafted-CoP Porous Nanosheets”為題，在線報道了我校化工學院功能炭材料研究團隊在锂硫電池方面的研究新進展。

锂硫電池的超高能量密度（2600 Wh kg⁻¹）和低成本等優勢，使其成為繼锂離子電池之後最具發展潛力的新型二次電池體系之一。充放電過程中中間産物多硫化锂的“穿梭效應”及其緩慢的氧化還原動力學降低了活性硫的有效利用率。其原因之一是溶劑化Li⁺難以在短時間内解離出Li⁺而參與生成多硫化锂的電化學還原反應；尤其在低溫等條件下，Li⁺的溶劑化現象嚴重阻礙了多硫化锂的氧化還原反應動力學，進而在一定程度上影響炭黑/硫正極綜合電化學性能的有效發揮。

對此，功能炭材料研究團隊提出了一種孔徑篩分效應與電催化結合的策略，設計了表面分散CoP、氮摻雜的“貫穿孔”結構二維多孔碳納米片，使其在Li⁺擴散過程中發揮離子助推器的作用。其中，貫穿孔結構，有利于提高溶劑化Li⁺的去溶劑化程度，進而提高Li⁺的擴散速率；CoP提供的活性位點，可提高溶劑化Li⁺的去溶劑化速率，并對多硫化锂發揮化學吸附和催化轉化的功能。當該材料用作商用聚丙烯隔膜的塗層材料時，炭黑/硫正極展現出優異的電化學性能：大電流倍率性能（3C，775 mAh g⁻¹）、循環穩定性（2C，800次，容量衰減率僅為0.048%）、高硫利用率（0.1C，80次，3.2 mAh cm⁻²）和低溫耐受性（0^oC，0.1C，80次， 647 mAh g⁻¹）。此外，采用密度泛函理論、原位Raman、飛行時間二次離子質譜等分析表征手段，揭示了貫穿孔結構、CoP化學位點等對可溶性多硫化锂的物理阻擋-化學吸附-催化轉化耦合強化機制。該研究對促進锂硫電池的商業化進程具有重要意義。

在國家自然科學基金的資助下，該研究由華東理工大學化工學院的張欣碩士研究生完成。功能炭材料研究團隊的詹亮教授和德國卡爾斯魯厄理工學院的王健博士為該論文的通訊作者。同時，該研究得到淩立成教授的悉心指導。

原文連接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202302624