锂硫电池

设计用于促进非质子电化学的高性能电催化剂对于驱动寿命较长的锂硫电池至关重要。然而，关于探测电催化耐久性和保护催化剂活性的研究仍然难以捉摸。在这里，提供共形石墨烯链的三元石墨烯-TiO2/TiN（G-TiO2/TiN）异质结构是一种有效且稳健的电催化剂，用于加速…

钟新华教授与饶华商副教授团队在《ACS Appl. Energy Mater》期刊发表论文，研究基于独立式三维 (3D) 氮掺杂石墨烯/TiN 复合气凝胶（3DNG-TiN）的无粘合剂和无金属集电器的轻质自立电极，用于高能量密度锂硫电池。气凝胶中的3D网络结构提供了出色的电荷传输通道和大微米和亚微米孔，以确保超高的硫负载。

针对以上锂硫电池所遇到的问题，郑州大学邵国胜教授和张鹏教授课题组通过电纺结合气象化学沉积的方法在TiO2纳米纤维表面构筑了一层垂直石墨烯并且原位转变为TiC，制备了TiC@VG纳米纤维复合材料，作为高效的复合电催化剂体系成功应用于锂硫电池，显著提高了锂硫电池的电化学性能。制备的TiC纳米纤维可显著提高对多硫化锂的吸附能力，降低穿梭效应的同时促进多硫化锂的催化转化，在TiC表面构筑的垂直石墨烯为硫化锂的沉积提供了充足的表面积，因此，制备的TiC@VG纳米纤维复合电催化剂既能够降低穿梭效应、提高转换动力学，又能够诱导硫化锂均匀沉积，极大的提高了锂硫电池的电化学性能。

纳米人编辑部对2020年国内外重要科研团队的代表性重要成果进行了梳理，今天，我们要介绍的是中国科学院院士，发展中国家科学院院士，英国物理学会会士，英国皇家化学会会士，北京大学化学与分子工程学院刘忠范院士。

交替堆放的Nb3O8纳米片具有路易斯酸表面，而具有高电导率的还原氧化石墨烯（rGO）产生了独特的超晶格结构，不回会自我堆叠，从而最大程度地提高了每个组分的固有优势，达到最佳的协同效应。Nb3O8/rGO超晶格阴极主体具有高亲和力，出色的催化活性，丰富的活性位点，高导电性等特点，有效地限制了多硫化锂，并降低其转化及Li2S成核时的过电位。高性能锂硫电池在0.1C时初始容量达到为1529 mA h g-1，缓慢的容量衰减仅为0.064％。

锂硫（Li–S）电池作为下一代高密度储能装置已引起了广泛的关注。然而，其实际应用受到工业级质量负载下的低容量和快速容量衰减的限制，这在很大程度上归因于电子/离子导电性差以及可溶性多硫化物物种的严重穿梭效应。为了解决这些问题，本文，湖南大学朱建副教授团队在《Adv Energy Mater》期刊发表论文，开发了一种用于高质量锂硫电池的三维多孔石墨烯/聚丙烯腈硫（3DHG/PS）复合阴极。

综上所述，制备一种由六角形石墨化的碳纳米片堆叠而成的三维CPHPC结构，作为锂硫电池的有效硫主体。以In-MOFs为原料，在室温下合成了具有新晶体结构的三维碳材料。这种新颖独特的碳结构作为一个新成员加入到碳家族中，在锂硫电池、锂离子电池、超级电容器、催化、化学吸附等领域具有潜在的应用前景。

目前锂硫电池的实用化还面临几大挑战：1）单质硫和放电产物硫化锂（Li2S）电子/离子导电性差，氧化还原动力学迟缓；2）循环过程中正极的巨大体积变化；3）充放电过程中，长链中间产物多硫化物（Li2Sn，4≤n≤8）易溶解于常用有机电解液中，然后穿过隔膜与锂负极发生副反应，造成活性物质损失；4）锂金属负极枝晶生长带来的安全隐患。