簡介：武漢理工大學/比利時那慕爾大學蘇寶連院士、李昱教授和嚴敏博士等通過引入原子軌道雜化理念，設(shè)計構(gòu)建了一種聚苯胺-硫-聚苯胺三明治夾層中空納米球（S-PANI@S@S-PANI-HNPs），作為鋰硫電池正極材料（全國鋰電池正極材料制備與實驗室儀器裝備?），展示出優(yōu)異性能。相關(guān)成果發(fā)表于《國家科學評論》（National Science Review, NSR）。
武漢理工大學/比利時那慕爾大學蘇寶連院士、李昱教授和嚴敏博士等通過引入原子軌道雜化理念，設(shè)計構(gòu)建了一種聚苯胺-硫-聚苯胺三明治夾層中空納米球（S-PANI@S@S-PANI-HNPs），作為鋰硫電池正極材料（全國鋰電池正極材料制備與實驗室儀器裝備），展示出優(yōu)異性能。相關(guān)成果發(fā)表于《國家科學評論》（National Science Review, NSR）。
鋰硫電池具有超高的理論比容量，安全無毒、環(huán)境友好，是最具潛力的未來儲能系統(tǒng)之一。然而，多硫化鋰（LiPSs）的穿梭效應(yīng)、硫自身較差的電子電導、充放電前后電極較大的體積膨脹等因素，將導致容量的快速衰減，阻礙了鋰硫電池的商業(yè)化發(fā)展。
在該研究設(shè)計的聚苯胺-硫-聚苯胺三明治夾層中空納米球（S-PANI@S@S-PANI-HNPs）中，內(nèi)外雙層聚苯胺與硫的原位硫化作用形成交聯(lián)、穩(wěn)定的聚合物網(wǎng)絡(luò)（S-PANI），為LiPSs提供物理結(jié)構(gòu)以及雙重化學錨定的協(xié)同約束作用。通過Li 1s、S 2p和N 2p之間高度可逆的原子軌道雜化，使得S-PANI與LiPSs之間具有強烈且可逆的化學鍵合作用。此外，中空的結(jié)構(gòu)不僅提高了硫的利用率，內(nèi)外雙層聚苯胺導電網(wǎng)絡(luò)也提高了電極的電子和離子的傳輸速率。
由S-PANI@S@S-PANI-HNPs制備的鋰硫電池獲得了1142 mAh g-1的高初始容量和在0.2 C下500次循環(huán)后886 mAh g-1的優(yōu)異穩(wěn)定容量。還觀察到了500次循環(huán)后電極仍然保持完整，幾乎沒有體積變化。
最重要的是，S-PANI@S@S-PANI-HNPs的制備過程簡單且可持續(xù)，是一種商業(yè)上可行的、易于大規(guī)模制備的高性能鋰硫電池正極材料（全國鋰電池正極材料制備與實驗室儀器裝備）。
作者簡介
蘇寶連院士
歐洲科學院院士，比利時皇家科學院院士，比利時那慕爾大學終身教授，那慕爾大學無機材料化學實驗室創(chuàng)建主任。武漢理工大學戰(zhàn)略科學家，材料復合新技術(shù)國家重點實驗室副主任。英國劍橋大學Clare Hall Life member。2020年任法國大學科學院（Academic Institute of France）院士增選委員會主席。2021年當選世界介觀結(jié)構(gòu)材料協(xié)會主席。1993年獲中石化技術(shù)發(fā)明獎一等獎，1994年獲中國優(yōu)秀專利獎，2007年獲比利時皇家科學院Adolphe Wetrems獎，2011年獲國際純粹與應(yīng)用化學聯(lián)合會（IUPAC）新材料與合成杰出貢獻獎，2012年作為帶頭人獲中國僑聯(lián)“創(chuàng)新團隊”貢獻獎，2012年獲比利時聯(lián)邦Francqui Chaire獎，2019年獲中華人民共和國政府友誼獎，2019年獲湖北省自然科學獎一等獎，2020年獲國際膠體與界面科學Darsh Wasan杰出貢獻獎，2021年獲世界介觀結(jié)構(gòu)材料協(xié)會杰出貢獻獎。蘇寶連院士的研究領(lǐng)域為“等級孔材料設(shè)計理論及在能源轉(zhuǎn)化，催化，光催化，光合作用，環(huán)保，生命復合材料及人造器官等領(lǐng)域的應(yīng)用”。
李昱教授
武漢理工大學教授、博導。迄今，已發(fā)表SCI論文180余篇，國際國內(nèi)期刊封面文章多篇，他引9800余次，H因子54，授權(quán)專利50余項，20余次在國際會議中做主旨或特邀報告，并多次擔任分會主席和作為組委會成員組織國際會議。承擔國家重點研發(fā)計劃，基金委重點專項等，2019年獲湖北省自然科學一等獎一項（第三完成人）。他的研究領(lǐng)域為仿生等級孔結(jié)構(gòu)材料的設(shè)計、合成及能源存儲與轉(zhuǎn)換研究。
嚴敏博士
武漢工程大學特聘副教授。2017年博士畢業(yè)于武漢理工大學，2017~2021年于中國科學院化學研究所開展博士后研究工作，2021年入職武漢工程大學。研究領(lǐng)域為金屬鋰電池、鋰硫電池及電池界面的調(diào)控與設(shè)計。相關(guān)成果以第一作者在Natl. Sci. Rev., Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., Chem. Eng. J.等期刊發(fā)表。
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