我院周成冈教授在锂硫电池领域的研究成果发表于材料学科国际顶级期刊

发布人：发表时间：2015-07-09点击：次

近日，我院周成冈教授课题组的学术论文"Enabling Prominent High-Rate and Cycle Performances in One Lithium–Sulfur Battery: Designing Permselective Gateways for Li⁺ Transportation in Holey-CNT/S Cathodes"作为封底成果发表在材料学科国际顶级期刊Advanced Materials上( Adv. Mater. 2015, 27, 3774.)。该期刊在全球材料学科T1分区的ESI排名第一，2015年影响因子为17.493。这也是我院首次在该期刊上发表学术论文。

锂硫电池体系因其高理论比能量，近年来成为了电化学储能研究和工程领域的重大研究热点。但是，由于充放电过程的中间产物长链多硫化锂易溶于电解质，导致所谓的"穿梭效应"，严重影响电池的充放电循环稳定性。此外，实现高倍率充放电也十分困难。

周成冈教授课题组通过理论设计与实验制备研究，获得了一种性能优异的硫正极材料。利用占活性物质总质量仅0.15wt%的氧化物来对“活化碳纳米管/硫”材料进行选择性修饰，使得正极材料的表面反应通道不仅能够能够“半透性地”允许锂离子高速嵌脱，而且可以有效地将易溶的充放电中间产物长链多硫化锂限制于正极材料内部，从而一举解决了硫正极的高倍率充放电性能和循环稳定性。在10C（电流密度16.75 A/g）的充放电条件下，该正极材料充放200次内能够稳定地提供高达870 mAh/g的容量，远远高于传统的钴酸锂和磷酸亚铁锂正极材料，是目前相关报道中的世界一流水平。与同类工作相比，这种正极制备技术工艺简单、适合规模化生产，是动力型锂离子电池的一种极为可行的解决方案，可望广泛应用于无人机、电动汽车等领域。

此前，周成冈教授课题组还首创且成功地将生物材料DNA应用于锂硫电池正极材料的改性研究。通过对DNA分子的元素和结构特征分析，预测极少量DNA分子即可有效抑制多硫化锂的溶解，实现了添加0.83 wt%的DNA即可使硫正极经200次充放电后仍保持初始容量的71%。该研究论文已于年初作为封面成果发表在Journal of Materials Chemistry A期刊( J. Mater. Chem. A 2015, 3, 7241.)，并迅速被英国皇家学会官方新闻网站Chemistry World专题报道，称该工作“builds a brand-new bridge between traditional materials and biological materials fields”。

上述两篇论文的通讯作者均为周成冈教授，第一作者周吟和李琦旸是其指导的硕士研究生。相关研究已申请中国发明专利6项，并得到了湖北省自然科学基金重点和面上项目、太阳集团欢迎您（武汉）“腾飞计划”人才项目和“特色学科团队”项目的资助。

参考文献

1.	Zhou Y, Zhou C, Li Q, Yan C, Han B, Xia K, Gao Q, Wu J. "Enabling Prominent High-Rate and Cycle Performances in One Lithium–Sulfur Battery: Designing Permselective Gateways for Li ⁺ Transportation in Holey-CNT/S Cathodes". Advanced Materials* 2015, 27, 3774-3781.

2.	Li Q, Zhou C, Ji Z, Han B, Feng L, Wu J. "High-performance lithium/sulfur batteries by decorating CMK-3/S cathodes with DNA". Journal of Materials Chemistry A 2015, 3(14):7241-7247.