近日，光伏材料省重点实验室肖助兵教授与湖南农业大学钟美娥副教授合作，在国际知名期刊《Energy Storage Materials》上发表题为“A Cost-and Energy Density-Competitive Lithium-Sulfur Battery”的文章（影响因子17.789）。
锂硫电池作为一种极具发展前景的新型二次电池备受关注，如何实现其高能量密度、低成本锂硫电池的制备成为当下研究热点。将硫与多孔碳复合用作锂硫电池正极材料，既可提供良好的电子/离子传输性，同时又可以抑制可溶性多硫化物的扩散，被认为是一类极具潜力的改性方法。然而，大多数碳/硫复合材料具有蓬松的堆积结构和较大的电极孔隙率（通常为0.5-0.7），需要使用大量的电解液才能保证较高的离子电导率，导致锂硫电池的实际能量密度偏低。此外，为了凸显其远高于商业化锂离子电池的优势，所制锂硫电池应该兼具成本和能量密度优势，即成本≤ $ 100 (kWh)-1， 且体积和质量能量密度分别达到400 Wh L-1和 400 Wh kg-1。基于上述问题，该团队受“水沸腾可引起强对流现象”的启发，开发了一类生物质衍生的致密、超浸润自支撑碳/硫复合材料（孔隙率仅为0.4），在热干燥过程中无需借助机械外力，通过自致密效应即可实现低成本、高质量/体积能量密度锂硫电池的构筑。得益于生物炭低成本的优势，在高硫载量（6.5 mg cm-2）和低电解液硫比（2.5 μL mg-1）条件下获得了422 Wh kg-1/446 Wh L-1 的高质量/体积能量密度。计算结果表明，在初始20次循环内，软包电池成本低至 $ 60 (kWh)-1 - $ 90 (kWh)-1，明显低于商业化的锂离子电池（$ 100 (kWh)-1）。
该成果得到了国家自然科学基金项目，湖南省自然科学基金项目，湖南省教育厅科研基金项目，湖南农业大学“双一流”建设项目，河南大学“杰出人才特区支持计划”第四层次特聘教授启动经费和河南省高校基础研究重点科研项目的支持。湖南农业大学为第一单位，河南大学为第二单位，钟美娥副教授为论文第一作者，肖助兵教授为论文通讯作者。
文章链接https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829721003056?via%3Dihub
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