近年來(lái)，隨著電動(dòng)汽車的推行和應(yīng)用，對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能器件提出了新的要求和挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的鋰電子電池受制于電極材料較低的理論容量，難以滿足高能量密度儲(chǔ)能系統(tǒng)的要求?；诙嚯娮愚D(zhuǎn)換反應(yīng)的鋰硫電池具有相對(duì)超高的比能量，且原料豐富、價(jià)格低廉、低度無(wú)害，被認(rèn)為是頗具潛力的下一代高能量電池體系之一，也是當(dāng)前電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域的重要研究熱點(diǎn)和方向。

       然而，鋰硫電池固有的自身缺陷阻礙了其持續(xù)的推廣及應(yīng)用：由于硫單質(zhì)及還原產(chǎn)物多硫化合物（Li₂S/Li₂S₂）的導(dǎo)電率低，導(dǎo)致鋰硫電池中活性物質(zhì)利用率低，倍率性能差；在充放電過(guò)程中產(chǎn)生的可溶性多硫化合物，導(dǎo)致“穿梭效應(yīng)”出現(xiàn)，降低了電池的循環(huán)壽命。因此，開(kāi)發(fā)具有高導(dǎo)電性，且對(duì)“穿梭效應(yīng)”具有較強(qiáng)弱化能力的正極材料，是獲取高性能鋰硫電池的關(guān)鍵技術(shù)。

雙碳雙活性物質(zhì)的新型鋰-硫（硒）電池體系

以往研究發(fā)現(xiàn)，與硫同族的硒元素具有和硫類似的轉(zhuǎn)化反應(yīng)機(jī)理，且鋰硒電池的“穿梭效應(yīng)”可以明顯得到抑制。而與鋰硫電池相比，鋰硒電池容量較低，無(wú)法滿足高比能電池的要求。針對(duì)這一問(wèn)題，研究人員利用硫和硒的協(xié)同作用，彌補(bǔ)各自體系的“木桶短板”，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了具有雙碳雙活性物質(zhì)的新型鋰-硫（硒）電池體系。該體系以殼聚糖基衍生碳為基底，三維纏繞碳納米管構(gòu)成雙碳的活性物質(zhì)載體，可有效提高三維碳載體骨架的導(dǎo)電性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；通過(guò)煅燒方式負(fù)載硫-硒復(fù)合物作為活性材料，獲得具有高容量、高循環(huán)穩(wěn)定性能的鋰硫（硒）電池正極材料。研究表明，在0.5 C（1 C=1340 mA·g^-1）電流密度下，電池經(jīng)過(guò)500次循環(huán)后仍保持833.2 mAh·g^-1的高比容量。此外，該工作還利用簡(jiǎn)便有效的測(cè)試手段，探討此電池體系的充放電機(jī)理，得出了硫-硒復(fù)合物作為活性物質(zhì)的反應(yīng)機(jī)理為鋰硫和鋰硒電池基本反應(yīng)步驟的組合。

該研究為解決鋰硫電池的本征缺陷問(wèn)題提供了新的參考思路，并為硫族元素在鋰金屬電池中的研究和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。