新型多功能電催化劑的設(shè)計(jì)與開發(fā)是當(dāng)前高性能鋰硫電池研究的熱點(diǎn)方向。近年來，基于蒙脫石層狀粘土礦物材料的復(fù)合電催化劑受到了廣泛關(guān)注。在具有優(yōu)異離子傳輸性能和多硫化鋰吸附性能的蒙脫石基體中引入催化活性組分制備得到的多功能電催化劑，已被充分證明可以強(qiáng)化鋰硫電池中多硫化鋰的吸附和轉(zhuǎn)化過程，極大地抑制多硫化鋰的“穿梭效應(yīng)”，從而有效提升電池的充放電性能。

近日，廣東省科學(xué)院化工研究所龐浩研究員團(tuán)隊(duì)在其前期蒙脫石基鋰硫電池正極載體和隔膜功能涂層材料的研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化了層狀蒙脫石基復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)制備了非化學(xué)計(jì)量型銅硒化合物（Cu_2-xSe）修飾的蒙脫石異質(zhì)結(jié)構(gòu)電催化劑，并將其涂覆到鋰硫電池隔膜表面以抑制“穿梭效應(yīng)”。實(shí)驗(yàn)證明，該異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電催化劑具有均勻分布的吸附和催化活性位點(diǎn)，能有效錨定多硫化鋰并催化其快速轉(zhuǎn)化，從而實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的鋰硫電池充放電性能（圖1）。

圖1 Cu_2-xSe@蒙脫石異質(zhì)結(jié)構(gòu)電催化劑提升鋰硫電池充放電性能機(jī)理

結(jié)果顯示，采用Cu_2-xSe@蒙脫石涂層改性隔膜組裝的鋰硫電池倍率性能高達(dá)7 C（～568 mAh g^-1）；在1 C高電流密度下循環(huán)1000次后，其放電比容量保持率可達(dá)64.3%。上述研究進(jìn)一步促進(jìn)了蒙脫石基功能材料在鋰硫電池中的應(yīng)用，為高性能、低成本、高安全性的鋰硫電池關(guān)鍵材料開發(fā)拓寬了道路。

相關(guān)研究成果發(fā)表于儲能領(lǐng)域國際權(quán)威期刊Journal of Energy Storage，廣東省科學(xué)院化工研究所吳煉副研究員為論文第一作者，龐浩研究員為論文通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、廣東省科學(xué)院建設(shè)國內(nèi)一流研究機(jī)構(gòu)行動專項(xiàng)基金及廣西石化資源加工及過程強(qiáng)化技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金等的資助。

論文信息：Lian Wu, Luobiao Hong, Shuxi Gao, Zhangfa Tong, Hao Pang, Cu2-xSe@montmorillonite heterostructured electrocatalyst for high-performance lithium?sulfur batteries, Journal of Energy Storage, Volume 101, Part A, 2024, 113800, ISSN 2352-152X, https://doi.org/10.1016/j.est.2024.113800.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352152X24033863.

供稿：省科學(xué)院化工所

撰稿：吳煉

審稿：黃丹?王飛?劉婉玉

校稿：徐超?肖捷?章震