利用过冷液态硫提升纳米多孔金属基锂硫电池的电化学性能

《ACS Materials Letters》：Harnessing Supercooled Liquid Sulfur for Enhanced Electrochemical Performance in Nanoporous Metal-Based Lithium–Sulfur Batteries

锂硫电池中硫相行为控制是关键挑战。本研究发现超低温液态硫在Ni、Pt、Au基底上最佳结合能范围，证实基底间硫演化差异，设计np-Ni电极实现均匀硫沉积，显著提升红ox动力学及放电容量。

　　

锂硫电池（LSBs）是下一代储能技术的有力候选者，但控制硫相行为的挑战限制了其性能。最近关于过冷液态硫的发现为调控硫的氧化化学过程开辟了新的途径。在此，我们建立了对液态硫形成机制及其对电化学性能影响的理解。通过第一性原理计算，我们确定了能够使液态硫在室温下稳定的最佳基底结合能范围——以镍（Ni）、铂（Pt）和金（Au）为例。原位光学显微镜观察显示，不同导电基底上的硫演变过程存在差异，这证实了界面相互作用的关键作用。基于这些认识，我们设计了一种双连续三维纳米多孔镍（np-Ni）电极，实现了均匀且可逆的液态硫沉积。电化学测试表明，与涂有石墨烯的镍电极及商用镍电极相比，np-Ni电极在氧化还原动力学和放电容量方面均有显著提升。这项工作为将液态硫集成到高性能锂硫电池中提供了理论基础。