近日，上海交通大學(xué)新能源材料研究團(tuán)隊(duì)在鋰硫電池技術(shù)領(lǐng)域取得關(guān)鍵性突破，其研發(fā)的新型分級(jí)多孔 TiO?@NPC 陰極材料，成功解決了困擾該領(lǐng)域已久的多硫化物穿梭效應(yīng)和體積膨脹難題。這項(xiàng)發(fā)表于國際權(quán)威期刊的研究成果，為鋰硫電池的商業(yè)化進(jìn)程注入了強(qiáng)勁動(dòng)力。

據(jù)研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人介紹，鋰硫電池憑借 2500Wh/kg 的理論能量密度，被視為下一代儲(chǔ)能技術(shù)的重要候選，但傳統(tǒng)陰極材料存在導(dǎo)電性差、活性物質(zhì)流失嚴(yán)重等問題。此次研發(fā)的 MOF 衍生三維立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)材料，通過納米級(jí)孔道設(shè)計(jì)構(gòu)建了高效的電子傳輸通道，同時(shí)利用多孔結(jié)構(gòu)的物理吸附和化學(xué)錨定作用，將多硫化物的穿梭效應(yīng)降低了 60% 以上。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，搭載該材料的鋰硫電池在 0.5C 倍率下首次放電容量達(dá)到 1327.35mAh/g，經(jīng)過 300 次循環(huán)后容量保持率仍高達(dá) 45.3%，平均每次循環(huán)衰減僅為 0.16%，這一性能遠(yuǎn)超現(xiàn)有商業(yè)鋰電池水平。

值得關(guān)注的是，該材料的創(chuàng)新設(shè)計(jì)不僅提升了電池的循環(huán)穩(wěn)定性，還實(shí)現(xiàn)了高硫負(fù)載下的性能優(yōu)化。研究人員通過調(diào)控材料的微觀結(jié)構(gòu)，在保證硫利用率的同時(shí)，有效抑制了充放電過程中的體積變化，使電池在 10C 高倍率下仍能保持 385mAh/g 的放電容量。這種兼顧高能量密度與長(zhǎng)循環(huán)壽命的特性，為鋰硫電池在電動(dòng)汽車、大規(guī)模儲(chǔ)能等領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了新路徑。

業(yè)內(nèi)專家指出，此次突破標(biāo)志著我國在鋰硫電池核心材料研發(fā)上達(dá)到國際領(lǐng)先水平。盡管從實(shí)驗(yàn)室成果到產(chǎn)業(yè)化仍需解決制備成本、工藝優(yōu)化等問題，但該研究為解決電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域的 "卡脖子" 技術(shù)提供了新思路。隨著后續(xù)研究的深入，鋰硫電池有望成為推動(dòng)全球能源轉(zhuǎn)型的重要技術(shù)支撐，為實(shí)現(xiàn) "雙碳" 目標(biāo)注入新動(dòng)能。