當前，高容量儲能裝置成為便攜電子設備以及電動汽車等新興電子產品的迫切需求。由于硫具有低成本和環境友好等優勢，鋰硫電池（Li-S）擁有較高的理論比容量和能量密度，被視為最有應用前景的高容量存儲體系之一。近期，中國科學院福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室研究員王瑞虎課題組和溫州大學教授楊植合作，實現了大幅提高鋰硫電池穩定性的同時，增加其大功率放電性能。

 

　　這項成果有效解決了鋰硫電池商業化應用方面面臨的一些技術挑戰。如固體硫化物的絕緣性、可溶性長鏈多硫化物的穿梭效應以及充放電期間硫的體積巨變，這些問題通常導致硫的利用率低、循環壽命差，甚至引起一系列安全問題。

 

　　該項研究將水蒸氣刻蝕的多孔NbS2和高導電碘摻雜石墨烯（IG）復合到三元混合硫正極系統中，合成了由IG包裹的三明治型正極材料。在這種特殊三明治結構中，層狀NbS2的高極性和強的親和力促進多硫化物的物理攔截和化學吸附，協同解決了多硫化物溶解和穿梭效應的問題。NbS2的高電導率和孔隙率提高了界面電荷轉移和離子遷移，從而提高了鋰硫電池氧化還原反應。IG包圍的夾層結構不僅可以使硫物質和層狀NbS2（或IG）之間發生緊密接觸，而且在充放電過程中能承受硫正極大的體積波動。由新技術組裝的鋰硫電池，在20-40C的高倍率下，表現出優異的循環穩定性。

 

　　該研究成果發表在ACS Nano上，研究工作得到了國家自然科學基金和中科院戰略性先導科技專項的資助。