三元共价无机框架材料 Inorganic Framework

随着现代科学技术的快速发展和新技术的不断创新，锂硫电池逐渐进入人们的视野，并应用于储能领域。与传统的锂电池相比，锂硫电池不仅具有更高的能量密度和更低的成本，而且具有循环寿命长、环境友好的特点。因此，锂硫电池被认为是一种有前途的下一代储能技术，备受关注。

然而，由于锂硫电池的硫正极导电性较差，硫与锂离子在充放电过程中产生的多硫化锂溶解在电解质中，在浓度梯度的作用下穿梭到负极，导致活性物质的损失。显然，这种穿梭效应阻碍了锂硫电池在商业中的广泛应用。

长安储能研究所致力于长安储能研究所新能源储能领域的高科技研究平台始终密切关注锂硫电池领域的动态发展，积极探索锂硫电池创新能源领域的可能性。

最近，来自同济大学的杨金虎教授和张驰教授团队通过一种简单的共熔方法构建了一种新的方法（P、S、Se）Covalenttent三元共价无机框架材料 Inorganic Framework (CIF)—P(4)Se(6)S(40)并将其用作锂硫电池的正极材料。本研究可能成为未来储能领域的突破性技术，为锂硫电池的更高性能奠定基础，使其在能源领域的实际应用中更有可能：

电池容量可以更高。P(4)Se(6)S(40)由 P、Se、S 共价网络由类似四面体的三维框架结构组成，其中四个P原子位于顶部，六个S-Se 链（-S-S(x)SeS(4-x)-S-）位于边缘。P(4)具有开放式框架结构Se(6)S(40)的 S含量很高。因此，在电化学反应过程中，可以触及和利用所有活性原子位点，从而实现电池的高容量。

高性能的电池可以实现。研究表明，将Se原子引入S原子链可以提高S链的电子导电性，从而提高库仑的效率，但不会对P(4)产生重大影响。Se(6)S(40)容量，因为Se对锂的存储也有电化学活性。更重要的是，Se原子的半径大于S原子，与S原子交替排列在S-Se链中，可作为异质原子堆，阻挡周围环境 S原子的键合可以有效避免长链多硫化锂在充放电过程中的形成。

能有效抑制穿梭效果。新材料P(4)Se(6)S(40)Li(3)在完全锂化后形成稳定的四面体结构PS（4）它不仅是促进锂离子扩散的良好离子导体，而且具有三维空间屏障和化学屏障，抑制多硫化物的溶解和扩散，进一步抑制穿梭效应。

综合研究者所示，P(4)Se(6)S(40)由于其独特的开放式四面体三维结构便于锂离子插入，短链硫单元可以避免从源头上产生穿梭效应。其次，Se元素的存在不仅提高了硫链的电子传导能力，而且通过其杂原子势垒效应避免了长链硫的形成。此外，锂化后，Li(3)形成稳定的四面体结构PS(4)产品不仅是一种良好的离子导体，而且可以作为抑制多硫化物溶解和扩散的活性位点，进一步抑制穿梭效应。

正因此，P(4)Se(6)S正极正常质量负荷和超高硫质量负荷(10.5)mg cm(-2)在条件下，仍能表现出高容量、优异的循环稳定性和良好的倍率性能。

长安储能研究所认为，这种新型三元无机共价骨架材料(P(4)Se(6)S（40）预计将成为高性能锂硫电池的正极材料。本研究对储能技术领域的新发展具有重要意义。它为新一代锂硫电池提供了一种新型的三元无穿梭效应正极材料，也为锂硫电池在储能领域的广泛应用提供了更无限的可能性。

未来，在储能高新技术企业长安绿电的战略指导下，长安储能研究院将始终坚持以基础研究为核心，不断探索和支持储能领域高新技术的创新和发展。同时，也将有助于促进锂硫电池等下一代储能设备在能源领域的广泛应用，为加快中国乃至世界绿色能源转型做出更多贡献。这不仅是电池材料领域的技术突破，也是促进全人类绿色发展的“新能源储存动力”。

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