王璐/肖助兵团队在《Advanced Functional Materials》发表锂硫电池研究的突破性进展
锂硫电池具有2600 Wh kg⁻¹的超高理论能量密度,且硫资源丰富、环境友好,是下一代高能储能体系的重要候选者。然而,其商业化进程长期受限于多硫化物的“穿梭效应”以及锂金属负极界面不稳定等瓶颈,传统醚类电解液难以在保证高效反应动力学与抑制有害副反应之间实现平衡。
针对这一挑战,能源科学与工程学院“先进储能与跨尺度研究团队”在国际材料科学顶级期刊《Advanced Functional Materials》(中科院一区,影响因子19.0)发表了题为《Methyl Tert-Butyl Ether Induced Synergistic Engineering of Inner and Outer Solvation Shell for Practical Lithium–Sulfur Batteries》高水平研究论文(2025,DOI:10.1002/adfm.202527892)。该研究通过创新性地调控溶剂化结构,为破解锂硫电池实际应用中的关键难题提供了新思路。
作者提出了一种巧妙的分子协同策略,引入甲基叔丁基醚(MTBE)作为弱溶剂化共溶剂,与强溶剂化的1,2-二甲氧基乙烷(DME)构筑了分级溶剂化壳层结构。在该设计中,MTBE主要位于外层,起到“防护壳”作用,凭借其弱溶剂化能力和高还原稳定性,有效阻隔多硫化物对锂负极的侵蚀;同时,它还能促进DME及阴离子更紧密地参与内层配位,从而在抑制“穿梭效应”的同时,维持了高效的多硫化物转化动力学。
得益于这一独特的溶剂化结构,基于该电解液的锂对称电池实现了超过2000小时的稳定循环,锂硫全电池在低电解液用量(3.0 µL mg-1)、高硫负载(4.8 mg cm-2)的苛刻条件下,获得了385.3 Wh kg-1的高能量密度,性能显著优于传统电解液。原位表征技术进一步证实,该体系不仅大幅抑制了多硫化物的扩散,还诱导出高度可逆的“α-硫→α-硫”固-固转化新机制,提升了反应的可逆性与效率。
论文第一作者为王璐博士,通讯作者为肖助兵教授,淮北师范大学为独立完成单位。研究得到了国家自然科学基金、安徽省高校“杰青”等多项基金的支持。
论文链接:
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adfm.202527892
作者介绍:
王璐:https://nyxy.chnu.edu.cn/szdw/szjk/fjs/content_132931
肖助兵:https://nyxy.chnu.edu.cn/szdw/szjk/js/content_132914

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