近日，國際知名學術期刊Advanced Materials以“P-doped NiTe2 with Te-vacancies in Lithium-Sulfur Batteries Prevents Shuttling and Promotes Polysulfide Conversion”為題，在線報道了我校化工學院功能炭材料研究團隊在鋰硫電池領域研究的新進展。

鋰硫電池因硫的低成本、超高的理論容量（1675mAh g^-1）及其高能量密度（2600Wh Kg^-1）優(yōu)勢被學術界和產(chǎn)業(yè)界公認為是繼鋰離子電池之后最具應用前景的電化學儲能體系之一。由于放電產(chǎn)物多硫化鋰易溶于醚類電解液且商用聚丙烯隔膜的孔徑（50~500nm）遠大于多硫離子（Sx^2-，x=4~8）的動力學直徑（>1.6nm），多硫化鋰會在充放電過程中發(fā)生“穿梭效應”，進而影響炭黑/S正極的長循環(huán)穩(wěn)定性和大電流倍率性能。

針對這一關鍵問題，功能炭材料研究團隊合成了一種具有Te空位、P摻雜的碲化鎳電催化劑 (P@NiTe_2-x)，將其負載在生物質(zhì)多孔碳(MSC)納米片上用作鋰硫電池的隔膜修飾層(MSC/P@NiTe_2-x)。P@NiTe_2-x電催化劑較好的本征導電性及其獨特的孔結構和化學活性位，不僅對多硫化鋰的“穿梭效應”具有較好的抑制作用，而且能促進多硫化鋰進行催化轉化，進而有效提高多硫化鋰在長循環(huán)過程中的利用率。采用球差電鏡（AC-STEM）、同步輻射X射線吸收譜（XANES/EXAFS）、原位拉曼光譜（in-situ Raman）、非原位X射線吸收光譜（ex-situ XAS）和DFT模擬計算，證實了Te空位的存在，并揭示了其對多硫化鋰“穿梭效應”的抑制機制和催化作用機理。當MSC/P@NiTe_2-x用作鋰硫電池的隔膜修飾層時，展現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能。其中，（1）4C電流密度下循環(huán)1800次后炭黑/S正極的可逆容量高達637 mAh g^-1，容量衰減率僅為0.0139%每循環(huán)；（2）6 C電流密度下，可逆容量高達726 mAh g-1；（3）在10.2 mg cm^-2高硫負載和低電解質(zhì)/硫比率（E/S= 3.9）情況下，面積比容量高達8.47 mAh cm^-2。該研究表明，空位誘導的異質(zhì)原子摻雜有助于提高鋰硫電池的循環(huán)穩(wěn)定性和大電流倍率性能；同時，也為其它儲能器件的電催化劑設計提供思路。

化工學院詹亮教授和北京理工大學陳人杰教授為該論文通訊作者，我校博士研究生姚偉奇和新加坡國立大學田成祥博士研究生為該論文共同一作。該論文得到了國家自然科學基金等項目資助。

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202106370