目前，鋰離子電池廣泛應用于各種便攜式電子設備、電動汽車中，但隨著這些設備的不斷發展，基于石墨、插層化合物的鋰離子電池仍不能滿足社會的發展需要。為了進一步拓展鋰離子電池的應用前景，各種體系的電池得到了研究人員的關注。其中，鋰硫電池具有1672mAh/g的高理論比容量，幾乎是傳統正極材料如過渡金屬氧化物、磷酸鹽材料理論比容量的10倍；此外，硫還具有價格低廉、環境友好等優點，從而有望成為下一代理想的正極材料。鋰硫電池的概念最早在上世紀60年代就被提出，但直到近20年才有相關的比較突出的研究成果。在本期內容中，材料人網為大家推薦鋰硫電池領域ESI高被引文章，并按被引頻次列出10篇文章并對其通訊作者加以介紹，旨在為相關領域的研究人員提供便利。

1、A highly ordered nanostructured carbon–sulphur cathode for lithium–sulphur batteries

鋰硫電池中高度有序的納米結構碳-硫正極

圖1 碳-硫復合物的SEM圖及其電化學表征

作者報道了一種高度有序、交織狀的復合碳-硫正極材料，利用碳材料結構框架限制了硫在充放電過程中的溶解，實現了具有高比容量的鋰硫電池的制備。

2、Graphene-Wrapped Sulfur Particles as a Rechargeable Lithium-Sulfur Battery Cathode Material with High Capacity and Cycling Stability

具有高比容量及循環穩定性的石墨烯包覆硫微粒的鋰硫電池

圖2 石墨烯-硫復合材料的合成步驟及預計得到的復合材料的示意圖

作者在文章中介紹了一種利用炭黑修飾的石墨烯納米片包裹聚合物包覆的亞微米硫的結構，得到的石墨烯-硫復合材料在電化學測試中經過100次循環后仍有600mAh/g的比容量，從而成為二次電池有潛質的正極材料。

3、Porous Hollow Carbon@Sulfur?Composites for High-Power Lithium–Sulfur Batteries

高功率鋰硫電池用多孔空心碳-硫復合材料

圖3 介孔碳空心球、碳-硫納米復合物的TEM圖及碳-硫納米復合物的EDX譜圖

該文作者介紹了一種簡單的合成介孔碳空心球的方法，并將其與硫進行復合用于鋰硫電池中。經電化學測試，在0.5C倍率下100次循環后比容量可達到850mAh/g。該方法為鋰硫電池的納米化結構提供了新的指導思想。

4、Graphene Oxide as a Sulfur Immobilizer in High Performance Lithium/Sulfur Cells

高性能鋰硫電池中使用氧化石墨烯作為固硫劑

圖4 GO-S納米復合物在氬氣氣氛155℃下熱處理12h后的SEM圖與EDX譜圖

該文章作者針對鋰硫電池中存在的多硫化物溶解造成電池容量衰減的問題，提出了在氧化石墨烯的反應性官能團上用化學法固定多硫化物的方法，從而能在氧化石墨烯納米片上得到均勻、薄的硫納米包覆層。經電化學測試，電池的比容量可達到950-1400mAh/g，在0.1C倍率下可穩定循環50次以上。

5、Hollow Carbon Nanofiber-Encapsulated Sulfur Cathodes for High Specific Capacity Rechargeable Lithium Batteries

高比容量鋰硫電池中的空心碳包覆硫正極材料

圖5 中空碳納米纖維/硫復合材料結構設計示意圖

該文作者針對鋰硫電池充放電過程中多硫化物溶解的問題，提出了用空心碳納米纖維包覆硫的結構，能有效限制多硫化物的溶解。經過電化學測試該電池具有優異的循環性能，為鋰硫電池的設計提出了新思路。

6、Enhancement of long stability of sulfur cathode by encapsulating sulfur into micropores of carbon spheres

通過微孔碳球包覆硫正極材料提高電池長循環性能

圖6 碳球與碳-硫復合物的TEM圖片、HAADF-STEM圖片、EDX譜圖

該文章作者通過一種簡單的將微孔碳與硫進行熱處理的方法，得到了用于高能量密度鋰硫電池的碳-硫復合負極材料，該復合材料中硫的負載量達到了42wt%，電化學測試表明改電池具有長循環穩定性。

7、Hierarchically Structured Sulfur/Carbon Nanocomposite Material for High-Energy Lithium Battery

高能量密度鋰硫電池中的硫-碳納米復合分級結構材料

圖7 以雙峰多孔碳支撐的硫-碳復合正極材料的示意圖

該文章作者首次報道了一種用于高能量密度鋰硫電池中的分級硫-碳復合材料，通過軟模板法合成了孔徑為7.3nm的介孔碳材料，通過氫氧化鉀活化后得到一種具有少于2nm孔徑的雙峰微孔碳材料，通過溶硫使其負載在多孔碳材料中。高比表面積、孔隙率顯著提高了硫的利用率。

8、Sulfur-Impregnated Disordered Carbon Nanotubes Cathode for Lithium-Sulfur Batteries

鋰硫電池中硫浸漬無序碳納米管正極

圖8 無序碳納米管的TEM圖及硫浸漬無序碳納米管電極第二次循環的CV曲線

在這項研究中，研究人員合成了硫浸漬碳納米管正極材料，得到的電池具有優異的循環性能和高的庫倫效率。此外，電化學表征表明熱處理使硫在碳中的固定存在新的穩定機制。

9、Smaller Sulfur Molecules Promise Better Lithium?Sulfur Batteries

鋰硫電池中小硫分子具有更好的性能

圖9 CNT@MPC的結構表征

該文章作者針對鋰硫電池中硫損失的問題，提出了通過控制硫分子的尺寸至較小的同素異形體可有效減少硫的損失，在導電微孔碳的網絡中合成亞穩態小硫分子S2-4，該小分子可完全避免過渡態的大分子S8和S42-。

10、Sulphur–TiO2 yolk–shell nanoarchitecture with internal void space for long-cycle lithium–sulphur batteries

中空的硫-TiO2核殼納米結構用于長循環鋰硫電池

圖10 在各種硫基納米結構中嵌鋰的示意圖

研究人員針對鋰硫電池中硫的體積膨脹及多硫化物溶解的問題，合成了一種TiO2包覆硫的核殼結構，同時在TiO2殼層內部為硫預留了膨脹的體積空間。該工作為具有體積膨脹材料在電極中的應用提供了建設性思想。

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