中国西安交大开发新型催化剂 锂硫电池能量密度418.6Wh/kg
2026-07-21 11:28
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维度网讯,中国西安交通大学郗凯教授团队开发出新型电子钉扎界面催化剂,在贫电解液条件下大幅加速锂硫电池固固转化效率,组装的3.6 Ah软包电池能量密度达到418.6 Wh·kg⁻¹。

锂硫电池因其高理论能量密度、低成本及环境友好特性,被视为下一代储能技术的重要候选体系。然而,在实现高能量密度产业化的关键——贫电解液工况下,硫还原反应动力学迟缓问题突出,尤其是LiS向Li2S的固固转化阶段能垒高、反应滞后,易导致多硫化物累积、活性位点堵塞、硫利用率偏低及循环稳定性衰减,制约了规模化应用。

针对这一难题,西安交通大学化学学院郗凯教授团队提出电子钉扎界面工程策略,精准构筑兼具长程有序与局部无序特性的新型催化体系。该团队通过非晶纳米域改性与局域电子结构精细调控,构建梯度有序活性位点,研发出电子钉扎界面催化剂a-FeOOH@Fe/AlOx(EPIC)。这一催化剂依托多级电子相互作用实现催化增效,其独特结构形成高效导电通路与梯度供电子特性,成功实现硫还原反应过程解耦,大幅加速了贫电解液条件下固固转化效率。

相关研究成果以“基于电子锚定界面工程加速固-固转化动力学构建高能量密度锂硫电池”为题,发表于材料领域期刊《先进材料》(Advanced Materials)。化学学院助理教授金力、博士生金正千和邓腾为共同第一作者,郗凯教授为通讯作者,西安交通大学为论文唯一通讯单位。该工作得到了剑桥大学R. Vasant Kumar教授、南京大学彭路明教授、北京大学庞全全教授、郑州大学付永柱教授等专家的指导,并获得国家自然科学基金“超越传统电池体系”重大研究计划培育项目及面上项目、国家自然科学基金青年基金、中国博士后面上基金、陕西省青年基金、陕西省秦创原创新人才计划等项目资助。

锂硫电池中电子钉扎界面催化剂的作用机制示意图(Jin et al., Advanced Materials, 2026; 0:e73517)

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