金属有机框架材料在锂硫电池的应用前沿进展

蔡诗怡，李津瑜，吴丽霞，谢湘娟，伍丽卿，高兴远，2，杨乃涛

（1广东第二师范学院化学系，广东广州510303；2广东省普通高校先进材料与节能减排工程技术开发中心，广东广州510303；3山东理工大学化学化工学院，山东淄博255049）

锂硫电池具有较高的理论比容量（以硫计1675mA·h/g和2600W·h/kg）以及低成本和绿色环保等优势，成为最有前景的下一代可充电储能器件之一[1]。尽管优点颇多，但锂硫电池在实际应用中仍存在一些亟需解决的问题。例如，相对于锂电池内部较低的电解质/活性材料的比值（0.3μL/mg），锂硫电池基于S8质量计算出的高比容量需要过量的电解质（＞15μL/mg）浸润高孔隙率的正极才能实现。因此，如果按照全电池的质量来计算，其质量和体积能量密度将会降低到一个难以接受的水平[2-3]。因此，当前制约锂硫电池实用化的关键技术瓶颈是如何在高活性物质负载条件下（10mg/cm2）实现低电解液用量、高电极密度及低非活性物质含量。Li等[4]创新地提出采用高电子和离子电导的嵌入式电极材料Mo6S8取代非活性物质碳构成嵌入-转换型混合电极，使得硫正极在保证高活性物质负载量的条件下（＞10mg/cm2），含碳量降低到小于10%（质量分数），电解液活性物质比大幅度降低到1.2μL/mg，电极孔隙率低于55%。采用此新型混合电极的安时级软包全电池在保证循环寿命的条件下单体能量密度大幅度提升，可以同时实现高的体积能量密度（581W·h/L）和质量能量密度（366W·h/kg），为未来开发新型高能量密度的锂硫电池提供了一条全新的解决思路和切实可行的商业化技术方案。……