近日，湖南師范大學周海青教授團隊在《Advanced Powder Materials》上發(fā)表了高硫含量、核殼結(jié)構(gòu)S@Pt復合材料應用于高性能、長循環(huán)鋰硫電池的研究論文，文章題目：Outstanding long-cycling lithium?sulfur batteries by a core-shell structure of S@ Pt composite with ultrahigh sulfur content，doi.10.1016/j.apmate. 2021.09.006。本文得到國家自然科學基金（21903001）、國家自然科學基金聯(lián)合基金(Grant No. U1865207)和湖南省教育廳基金（20A062）等的支持。
目前，鋰離子電池在移動電源、電化學能源存儲等方面獲得了重要進展與廣泛應用。然而，傳統(tǒng)鋰離子電池依舊難以滿足電動汽車等未來對能量密度的要求。鋰硫電池因其具有環(huán)境友好、放電比容量（1675 mAh g-1）和理論能量密度（2567 Wh kg-1）高等特點而獲得極大的關(guān)注并取得重大的進展。盡管如此，鋰硫電池的發(fā)展依舊面臨硫的導電性差和多硫化物可溶于醚類電解液，形成穿梭效應的重要挑戰(zhàn)。因此，有必要研發(fā)設(shè)計改變硫?qū)щ娦圆⒁种贫嗔蚧锎┧笮牧螂姌O復合材料新思路。本文提出并設(shè)計了一種新的硫表面原位包覆方法，通過一步濕化學法制備出具有核殼結(jié)構(gòu)的S@Pt復合材料，通過制備過程中調(diào)節(jié)S和Pt的比例，調(diào)控S@Pt復合材料中的S含量，并通過對電極材料的電化學測試、第一性密度泛函理論計算等開展電池循環(huán)性能、Pt對多硫化物吸附作用機理研究，闡明了Pt與多硫化物的化學相互作用機理。該方案的提出為原位包覆硫技術(shù)制備高硫含量復合材料提供了新的設(shè)計思路。本文以硫的原位包覆作為制備高硫含量復合材料的出發(fā)點，通過Pt在硫球表面的原位包覆，改善了硫材料的導電性，結(jié)合碳纖維插層，提高了硫復合材料的電化學性能，具體創(chuàng)新點包括以下兩點：(1) 采用一步濕化學法制備具有核殼結(jié)構(gòu)、高硫含量（85%）的S@Pt復合材料。目前暫未有酸性條件下，一步濕化學法制備核殼結(jié)構(gòu)S@Pt復合材料的研究，而對Pt納米片對多硫化物吸附的研究亦很少。本文的提出，解決了采用熱復合法制備硫復合材料時，部分硫材料將直接暴露在導電性硫載體材料外部的問題，避免了硫與醚類電解液的直接接觸。同時，解決了酸性條件下對硫球表面進行原位包覆的關(guān)鍵問題。 (2) 確定Pt納米片在硫表面沉積和對多硫化物的吸附機理在本文中，利用核殼結(jié)構(gòu)和Pt對多硫化物的強吸附作用，實現(xiàn)對多硫化物溶出效應的抑制作用，并取得了較好的效果。同時，以碳纖維作為鋰硫電池的插層，進一步改善了硫電極與電解液的接觸性能，降低了電池的界面電阻，提高了電池的整體電化學性能。借助第一性密度泛函理論計算等技術(shù)，證實了碳纖維和Pt對多硫化物的作用機理是本文解決的另一關(guān)鍵問題。周海青，湖南師范大學物理與電子科學學院，國家“四青”人才，湖南省“百人計劃”專家，湖南省湖湘高層次青年人才，“瀟湘學者”特聘教授、博導。2007年、2012年分別在湖南師范大學、中國科學院國家納米科學中心（免試保研）獲得理學學士和博士學位。2012-2018年期間分別在新加坡南洋理工大學、美國萊斯大學和美國休斯敦大學從事博士后或訪學，導師分別為于霆教授、Smalley實驗室James M. Tour教授以及德州超導中心主任任志鋒教授。研究領(lǐng)域主要包括氫能量子催化（光電制氫、電解水制氫、燃料電池）、等離子體協(xié)同催化以及二維材料的可控生長和物性研究等。至今在相關(guān)領(lǐng)域發(fā)表論文85篇，第一或通訊作者（含共同一作）35篇，包括PNAS 1篇、Nat. Commun. 2篇、JACS 1篇、Energy Environ. Sci. 3篇、Nano Lett. 1篇等影響因子大于10的國際知名刊物18篇（近五年17篇）；研究成果被他引6100次以上，H指數(shù)為38，其中13篇論文入選過ESI高被引、2篇ESI熱點論文；申請美國或中國專利10項。研究成果多次被國際同行評為催化劑設(shè)計方向的“開創(chuàng)性工作”或 “突破性研究”。主持國家海外高層次青年人才項目、國家自然科學基金面上項目、湖南省科技創(chuàng)新項目等課題；作為首席專家揭榜湖南省自科基金重大項目1項，等待立項公示。擔任中科院一區(qū)期刊《Materials Today Physics》副主編和《Materials Today Physics》、中國化學快報《Chinese Chemical Letters》客座編輯，以及《Nano Research》、《Energy & Environmental Materials》青年編委。
譚延亮，男，漢族，湖南省衡陽市人，博士，湖南省學科帶頭人，美國密歇根大學核工程及放射科學系博士后，國家公派日本弘前大學放射應急研究所訪問學者。衡陽師范學院物理與電子工程學院院長、教授，“智能信息處理與應用”省重點實驗室常務副主任，湖南省物理學會高師分會秘書長。主持國家自然科學基金重點支持項目1項、面上項目2項，省級項目4項；以第一作者發(fā)表論文40余篇，其中SCI論文23篇；以第一發(fā)明人獲得美國發(fā)明專利授權(quán)1項，中國發(fā)明專利授權(quán)26項，其中6項入選湖南省重點發(fā)明專利；以第一完成人獲得湖南省科技進步獎1項、湖南省專利獎1項。
莫玉學，衡陽師范學院物理與電子工程學院講師，2019年博士畢業(yè)于廈門大學化學與化工學院，師從孫世剛院士。2019年入職衡陽師范學院，目前在湖南師范大學以訪問學者身份從事科學研究，研究方向為電化學能源轉(zhuǎn)換與儲存材料。至今在相關(guān)研究領(lǐng)域發(fā)表學術(shù)論文7篇，其中第一或通訊作者4篇，包括ACS Appl. Mater. Interfaces、Materials Today Energy、ChemElectroChem、ChemistrySelect。主持湖南省教育廳重點項目1項，參與國家自然科學基金面上項目1項。
Mengqin Gao, Wan-Ying Zhou, Yu-Xue Mo, Tian Sheng, Yanhong Deng, Liezun Chen, Kai Wang, Yanliang Tan, Haiqing Zhou. Outstanding long-cycling lithium?sulfur batteries by a core-shell structure of S@Pt composite with ultrahigh sulfur content[J]. Advanced Powder Materials,doi:/10.1016/j.apmate.2021.09.006.https://pan.baidu.com/s/1fnEVxwabg89ImRkbiyI4sA
