锂硫电池研究新进展：一种硫化物催化剂修饰的纳米反应器

锂硫电池是一种新型可逆锂电池，具有较高的能量密度，有着广阔的应用前景。但是锂多硫化合物溶解问题和体电解质体系中多硫化物穿梭效应的存在限制了其应用。近年来，研究人员通过开发功能性电解液添加剂和构建新型电极材料来解决这些问题，以拓展锂硫电池的应用。

近日，中科院大连化物所的研究人员通过分子水平的设计，设计出一种硫化物催化剂修饰的纳米反应器，并将其应用于锂硫电池正极，成功构建了具有优异催化活性和循环稳定性的的硫正极复合材料。

该纳米反应器是将纳米颗粒嵌入到多层多孔氮掺杂碳球中合成，纳米反应器具有高比表面积、大孔容，并能增强向多硫化锂的吸附和电转化转变。此外，碳球内原位产生的大介孔可容纳高达75％的高硫负荷，并在充电/放电循环期间维持体积变化，并改善离子/质量转移。

研究人员从理论上预测并通过实验证实了纳米反应器对多硫化锂的优异吸附性能，此外，研究人员还验证了该纳米反应器的电催化活性，证明其作为锂硫电池的正极材料表现非常出色，在0.5 C的电流密度条件下，容量保持1070毫安时每克循环200圈几乎没有衰减。而且基于纳米反应器正极材料的锂硫电池性能显着增强，甚至在8.14 mg cm-2的高硫负荷下也具有较高的速率和循环能力。

研究人员设计的这种纳米反应器质量密度低，孔隙率高，显著提高了对多硫化物的吸附、催化、转化能力，为研究纳米空间中的离子迁移扩散，构建高容量、长循环寿命的金属硫电池提供了新的思路。

参考文献：

Yash Boyjoo, Haodong Shi, Qiong Cai, Jian Liu , Gao Qing (Max) Lu,et al.Molecular‐Level Design of Pyrrhotite Electrocatalyst Decorated Hierarchical Porous Carbon Spheres as Nanoreactors for Lithium–Sulfur Batteries[J].Advanced Energy Materials. https://doi.org/10.1002/aenm.202000651