作者凯蒂·霍兰德，马里兰大学 化学键稳定碳-小硫复合材料形成的示意图
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罗人 随着对负担得起的可持续能源需求的增加，高能量密度电池的持续发展至关重要
锂硫电池因其高能量密度、低成本、丰富、无毒和可持续性而吸引了学术研究人员和行业专业人士的关注
然而，由于硫的低导电性和多硫化锂在电解质中的溶解，锂硫电池往往具有差的循环寿命和低的能量密度，多硫化锂在电解质中的溶解是在纯硫与锂离子和电子反应时产生的
为了应对这些挑战，由马里兰大学的王春生领导的一个多机构研究小组开发了一种新的硫阴极化学物质，它能提高锂硫电池的稳定性和能量
乔治·梅森大学化学和生物化学助理教授罗超是这项研究的第一作者，该研究发表在6月15日的《PNAS国家科学院院刊》上
石墨烯、碳纳米管、多孔碳和膨胀石墨等多种导电材料被用来防止多硫化物的溶解，并提高硫阴极的导电性。这里的挑战是将纳米级硫封装在高硫含量的导电碳基质中，以避免多硫化物的形成
“我们利用硫和氧/碳之间的化学键来稳定硫，”罗说
“这包括高温处理，以蒸发‘原始’硫，并在真空玻璃管中碳化富氧有机化合物，形成高硫含量的致密氧稳定硫/碳复合材料
" 此外，利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜、X射线光电子能谱和电子对分布函数来说明电极的反应机理
“在致密的碳硫复合材料中，稳定的硫在分子水平上均匀分布在碳中，硫含量为60%，”王说
“在活化循环过程中，固体电解质界面的形成将硫完全封闭在碳基体中，在贫电解质条件下提供优异的电化学性能
" 锂硫电池在家用和手持电子设备、电动汽车、大型储能装置等方面都有应用
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