近日，一项有关锂硫电池的突破性研究论文发表在《先进能源材料》杂志上。中科院大连化学物理研究所(DICP)的刘健教授和吴忠帅教授领导的研究小组开发出了Fe1-xS修饰的介孔碳球作为锂硫电池阴极的纳米反应器。

锂硫电池具有较高的理论能量密度(2600瓦时每千克)和理论比容量(1675毫安时每克)，被认为是一种有广阔应用前景的高比能电池。但由于在充放电过程中硫的转化反应动力学慢，导致硫的利用率不高、溶解现象严重，使得锂硫电池的容量偏低，循环稳定性差，大大限制了锂硫电池的实际应用。如何合理设计电催化体系，在高负载硫正极的条件下高效稳定地实现多硫化物的催化转化，提高锂硫电池的容量和寿命，是目前锂硫电池应用发展的瓶颈之一。

研究人员从分子水平的设计角度出发，设计出一种硫化物电催化剂颗粒修饰的碳球纳米反应器，并将其应用于锂硫电池的正极，成功构建了高催化活性的硫正极复合材料。该纳米反应器质量密度低，孔隙率高，具有高度分散的电催化剂，显著提高了对多硫化物的吸附、催化、转化能力，在0.5 C的电流密度条件下，容量保持1070毫安时每克循环200圈几乎没有衰减。这种纳米反应器结构的设计策略为研究纳米空间中的离子迁移扩散，构建高容量、长循环寿命的金属硫电池提供了新的思路。