科技日报记者 王健高 实习记者 宋迎迎 通讯员 刘佳 张源
9月26日，记者从中国科学院青岛生物能源与过程研究所获悉，该所武建飞研究员率领的先进储能材料与技术研究组在锂硫电池领域进行了一系列的科学探索并取得新进展，相关研究近期发表在《应用材料与界面》期刊上。
锂硫电池因其较高的理论容量（1675mAh·g-1）和能量密度，被认为是增加电动汽车续航里程的有效策略之一。然而，硫正极电子导电性差、体积变化剧烈以及多硫化锂的穿梭效应等缺点，严重阻碍了锂硫电池的性能。因此，开发和制备新型硫正极材料将会是实现高效储能锂硫电池的有效途径之一。
武建飞介绍，研究组在前期研究的基础上，成功开发出具有高比表面和多级孔结构的活性炭（AC）载体，并通过硒（Se）和碲（Te）取代部分硫（S）的新型正极材料。该新型正极还具备容量高、导电性强、稳定性好等优点，在醚类和酯类电解液中都能表现出优异的电化学性能。
在Raman光谱、XRD和XPS谱图中出现了有别于硫、硒、碲单一组分的新的特征峰，HRTEM图中也出现了基于S-Se-Te的晶格条纹，表明该正极材料并非硫、硒、碲三种组分简单的物理混合，而是彼此键合形成一种新型的三元化合物。该SST/AC复合电极在醚类和酯类电解液中都表现出优于单一硫的电化学性能。在酯类电解液中，电池在0.5 C电流密度下循环300圈后仍能保持1024.9 mAh·g-1的高比容量，且在酯类和醚类电解液中容量保持率都能达到70%以上，表现出良好的兼容性。此外，硫、硒、碲的三元协同效应可有效提升材料的导电性能，显著降低电荷传输能垒，从而减小了充放电过程中的电化学极化，改善了材料的库伦效率和循环性能。
武建飞表示，通过硫族元素改良硫正极，解决锂硫电池中硫正极本征缺陷的问题，且在醚类和酯类电解液中均有良好的兼容性，为硫族元素在锂硫电池中的研究和应用，提供了新思路。
S-Se-Te三元复合正极材料物相形貌表征及电化学性能。（杨泽文 张源/图）
