隨著化石能源的日益枯竭和環(huán)境惡化問題的日益嚴重，尋找清潔、高效、安全的新能源成為當前急需解決的重大問題。鋰硫二次電池具有價格低廉、環(huán)境友好、理論比能量高等優(yōu)點，特別是硫不但在地球中儲量豐富，而且硫正極材料的理論容量和比能量是傳統(tǒng)鋰電池正極材料的10倍以上。

鋰硫電池被公認為是未來鋰離子電池最理想的替代品。一旦，鋰硫電池成功實現(xiàn)商業(yè)化，那必將給電子、電動汽車等行業(yè)帶來質(zhì)的飛躍。

然而，目前戰(zhàn)，其中最關(guān)鍵的問題來源于電池充放電過程中產(chǎn)生的易溶解于電解液的中間產(chǎn)物—多硫化物。一方面，多硫化物的溶解增加了電解液的黏度，降低了離子導電性;另一方面，多硫化物的溶解導致活性物質(zhì)急劇流失，電池的性能大幅衰減。

因此，如何減少硫在電解液中的損失，實現(xiàn)有效“固硫”?如何設(shè)計出高載量的硫正極以提高比能量?這些都是目前實際應用過程中亟待解決的關(guān)鍵難題。

近日，溫州大學王舜教授團隊聯(lián)合加拿大工程院院士、大學偉教授課題組及美國阿貢國家實驗室陸俊博士課題組在Nat.Commun.2018(9)705(自然·通訊)上發(fā)表了題為“Chemisorptionofpolysulfidesthroughredoxreactionswithorganicmoleculesforlithium–sulfurbatteries”的學術(shù)論文，首次提出了利用有機小分子蒽醌“固硫”的創(chuàng)新思路，實現(xiàn)了高載量硫正極長期循環(huán)的穩(wěn)定性。

據(jù)此，研究者提出了不同于傳統(tǒng)的有機小分子助力的“固硫”新機制，即通過在充放電過程中小分子蒽醌與可溶性多硫化鋰發(fā)生“化學性吸附”，形成無法溶解于電解液的不溶性產(chǎn)物，從而實現(xiàn)了對活性物質(zhì)流失的有效抑制，顯著地增加了電池的壽命。

再者，有機小分子成本低(如蒽醌1公斤低于50元)，電極制備簡單、方便，易于大規(guī)模合成;同時，還可以簡便構(gòu)建高載量的硫電極，進一步提高電極的單位面積質(zhì)量和電池的比能量。在未來，小分子“固硫”新技術(shù)將有望大大縮短高性能鋰硫電池商業(yè)化的進程。

總之，這一研究成果揭示了有機小分子對鋰硫電池循環(huán)性能的重要作用，在鋰硫電池傳統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上提出了新的研究方向——小分子助力構(gòu)建高性能鋰硫電池。這一研究將使得鋰硫電池的發(fā)展邁向新臺階。