近日，我校光伏材料省重点实验室肖助兵教授课题组在高体积能量密度锂硫电池方面取得重要研究进展，该工作以我校为独立第一单位，以“Selective S/Li2S Conversion via in-Built Crystal Facet Self-Mediation: Towards High Volumetric Energy Density Lithium-Sulfur Batteries”为题，发表在国际顶级期刊《ACS Nano》上（影响因子14.588），文章链接https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c04933。
利用硫作为正极材料的锂硫电池，其材料理论比容量和电池理论比能量较高，分别达到1675 mAh/g和2600 Wh/kg，但主要由于硫的绝缘特性和长链多硫化锂的梭形效应，导致其低硫利用率和循环寿命较差，阻碍了锂电池的实施。该组开发了一种低共熔盐辅助固相合成法，在相对较低的温度下制备出高密度的金属性 ZrB2纳米片。结合第一性原理计算和光谱研究，证实了锂硫电化学在局部暴露的B和Zr位点具有内在的双晶面自调节行为，其中带负电荷的B主要调节锂硫电池放电过程，而带正电荷的Zr原子主要调节锂硫电池充电过程，即使在高电流密度和高硫负荷下也能获得高的硫利用率。不同于以往通过非特异性行为诱捕多硫化物策略，这种选择性催化锂硫电化学的特性更为有效。合成的ZrB2-S电极提供了533 Wh L-1的高电池级体积能量密度，使锂硫电池走向应用又迈出坚实一步。
该成果得到了河南大学“杰出人才特区支持计划”第四层次特聘教授启动经费和河南省高校基础研究重点科研项目的支持。河南大学光伏材料省重点实验室为该论文的唯一通讯单位。论文的第一作者为吴天利博士和硕士生齐静，肖助兵教授为论文唯一通讯作者。
