先进的储能技术在追求高效、生态、经济的能源未来中具有至关重要的作用。在众多的替代技术中，锂硫(Li-S)电池以其多方面的优势极大吸引了人们的关注。然而，目前锂硫电池的实际应用仍受到硫物种固有的低电子/离子导电性，多电子参与的固液转化导致的动力学迟滞的严重限制。此外，由于多硫化锂的“穿梭效应”，导致电池库仑效率低和循环性能差等问题。

近日，加拿大滑铁卢大学陈忠伟教授，华南师范大学王新副教授报道了一种钛钒氮化物（TVN）固溶体，用于合理改善锂硫电池结构和化学调节。

文章要点

1）TVN通过静电纺丝技术在织物结构中成型，直接作为自立式电极基体，以避开外部粘结剂和集电器的干扰。

2）研究发现，V在TiN晶格骨架中的固溶可以微妙地调整Ti和V的配位结构和电子结构，调节它们对硫物种的化学亲和力。因此，优化后的Ti-V相互作用实现了最高的多硫化物的总吸附率，并有助于较强的硫固定化和较快的反应动力学。

3）实验结果显示，所开发的锂硫电池具有出色的循环性能，经过400次循环后，容量保持率高达97.7％。此外，在6.0 mg cm^-2的高硫负荷和6.5 mL g^-1的电解质浓度下，可以保持超过6.11 mAh cm^-2的可逆面容量。

这项工作为高性能锂硫电池及其精细结构的合理调节提供了新的战略视角。

参考文献

Chaoqun Shang, et al, Dissolving Vanadium into Titanium Nitride Lattice Framework for Rational Polysulfide Regulation in Li–S Batteries, Adv. Energy Mater. 2020

DOI: 10.1002/aenm.202003020

https://doi.org/10.1002/aenm.202003020