鋰離子電池能量密度的提高，除了可以通過改善負(fù)極材料、電解液或隔膜的性能外，還能通過改進傳統(tǒng)正極材料的不足。北京理工大學(xué)研究者介紹，采用過渡金屬鉬（Mo）和非金屬碳（C）改性后的硫化鋰（Li2S）正極材料具有較高的理論比容量、優(yōu)異的倍率性能和較長的循環(huán)壽命等特點，因而能提高整個電池系統(tǒng)的質(zhì)量。
硫化鋰是鋰的一種硫化物，因有超高的理論比容量（1100mAh/g），而被認(rèn)為是一種很有發(fā)展前景的鋰電池正極材料。其不僅可以提供鋰源，還能有效緩解硫電極的體積膨脹效應(yīng)。然而，Li2S材料卻存在活化電位高，穿梭效應(yīng)明顯及導(dǎo)電性差等不足，會導(dǎo)致所制備的電池的容量易衰減，循環(huán)穩(wěn)定性變差及壽命減短等問題，因而限制它在實際生活中應(yīng)用。
為了解決上述的難題，北京理工大學(xué)研究者采用了鋰-熱同步合成方法，原位構(gòu)建了一種兼具催化、吸附和限域特性的三重異質(zhì)Mo-Li2S-石墨烯納米膠囊結(jié)構(gòu)。該復(fù)合材料中Li2S、Mo被C結(jié)構(gòu)緊密包裹，反應(yīng)機理為8Li+MoS2+CS2=4Li2S+Mo+C。值得注意的是，鋰熱反應(yīng)生成的三個組分都是通過Mo?S和C?S的化學(xué)鍵連接在一起，能有效的降低了正極材料Li2S的活化電位。此外，這種原位生長納米膠囊的設(shè)計還優(yōu)化了材料的催化性能、電化學(xué)性能以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
該研究成果已以“Lithiothermic-Synchronous Construction of Mo-Li2S-Graphene Nanocomposites for High-Energy Li2S//Si-C Battery”為題發(fā)表國際頂級期刊在Advanced Functional Materials上。
