富锂硫化物正极

循环近零过电位

用硫氧化还原取代氧氧化还原，以强共价TM-S骨架稳定富锂层状结构，避免氧气释放与结构衰退。

Jing-Chang, Li · Tian, Jiaming · 承辰 · Liao, Yuxin · Hu, Bingwen · 于涛 · Li, Haoyu · Liu, Zhaoguo · Rao, Yuan · Deng, Yu · 张亮 · 张晓宇 · 郭少华 · 周豪慎

Journal of the American Chemical Society 2024

参数信息

过电位

0.08 V

电压衰减

0.13 mV/cycle

技术优势

骨架不再坍塌

硫与过渡金属的强共价键在硫氧化还原过程中缓冲晶格畸变，远优于富锂氧化物中离子性TM-O键的脆弱框架。

循环几乎无过电位

充放电过电位仅0.08 V，说明硫氧化还原反应动力学优异，能量效率高。

电压衰减极小

每圈电压仅下降0.13 mV，循环中平均电压保持稳定，有利于电池长期能量输出。

硫离子位移短

大尺度分子动力学模拟显示脱锂过程中硫的轨迹远短于氧，从原子层面解释了结构稳定性的根源。

应用场景

• 高比能锂电池：用富锂硫化物正极替代氧化物，提升能量密度的同时抑制电压衰减和结构退化。
• 稳定阴离子氧化还原：提供一种通过共价键稳定阴离子氧化还原的通用设计策略。
• 硫化物固态电池：硫化物正极材料本身与硫化物固态电解质化学兼容，可直接用于全固态电池。
• 无钴正极开发：富锂硫化物不含钴，为无钴高容量正极提供一条新路线。