华南先进光电子研究院王新课题组在《Advanced Energy Materials》发表高水平研究成果

（华南先进光电子研究院  供稿）

 

近日，我校华南先进光电子研究院周国富教授团队王新课题组在锂硫电池领域取得重大研究进展，在国际权威期刊《Advanced Energy Materials》（SCI影响因子25.2）上发表题为《Dissolving Vanadium into Titanium Nitride Lattice Framework for Rational Polysulfide Regulation in Li–S Batteries》的研究论文。我校青年英才商超群博士为论文第一作者，王新副教授以及拿大皇家科学院院士、加拿大工程院院士陈忠伟教授为共同通讯作者，我校为第一完成单位。

随着便携式电子设备的不断更新换代，对于可充电二次电池的能量密度突出了更高的需求。但是目前锂离子电池体系受制于其理论容量，无法满足进一步增长的能量密度需求，因此开发高能量密度电池体系迫在眉睫。锂硫电池具有高能量密度（2600Wh/kg），同时具有低成本和环境友好的优势，被认为是未来高能量密度电池体系的理想候选者，引起了研究者的广泛关注。但是锂硫电池的商业化进程仍然受制于一些技术问题，比如充放电产物硫/硫化锂的绝缘性、硫在充放电过程中发生的体积变化、电化学反应中间产物多硫化锂的溶解造成穿梭效应以及锂负极的副反应等，进而造成锂硫电池的循环稳定性和倍率性能不理想。

为获得具有高电化学性能的锂硫电池，开发恰当的硫载体，深入理解载体成分与含硫活性成分之间的关系非常关键。基于氮化钛与氮化钒材料作为硫载体在锂硫电池中的广泛关注，本工作中，提出钒引入氮化钛晶格获得钛钒氮固溶体作为硫载体，并详细研究了钒在固溶体中的含量对锂硫电池电化学性能的影响。UV-Vis和DFT模拟显示紫外其中优化后的钛钒氮固溶体能够有效吸附多硫化锂，同时电化学数据表明优化后的钛钒氮固溶体可以有效促进多硫化锂的转化，降低充放电之间的过电势。将其作为自支撑硫载体应用于锂硫电池，表现出优良的循环稳定性以及倍率性能，同时在高硫负载（6 mg/cm²）情况下，循环100次的容量保持为6.11 mAh/cm²。论文对于设计材料、深入理解材料-性能关系、未来锂硫电池的发展及商业化具有一定的指导意义。

王新课题组近年来重点关注能源转换领域的应用研究，主要包括光催化、电催化、锂离子电池及其他储能材料和器件等。近三年以第一作者及通讯作者在《Nature Communications》、《JACS》、《Advanced Energy Materials》、《Advanced Functional Materials》、《Advanced Science》、《Applied Catalysis B-Environmental》、《Energy storage materials》、《Nano Energy》等材料与物理领域期刊公开发表论文30余篇。论文得到广东省新型研发机构建设项目、国家自然科学基金项目、广东省自然科学基金项目、西江创新团队项目等支持。

 

 钛基固溶体材料实现锂硫电池中多硫化物的优化调节

 

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202003020

 

拟稿人：王新                    审核人：陈必华书记