鋰硫（Li-S）電池因其環(huán)境友好、成本低和能量密度高而被認(rèn)為是最有前景的下一代便攜式電子產(chǎn)品和電動(dòng)汽車電源之一。然而，Li-S電池的實(shí)際應(yīng)用仍然受到嚴(yán)重的多硫化鋰（LiPSs）“穿梭效應(yīng)”和S/Li₂S絕緣性質(zhì)的困擾。

中南民族大學(xué)黃紹專等首次提出了一種高價(jià)碘化合物-碘代苯（PhIO），來(lái)調(diào)節(jié)LiPSs的電化學(xué)并提高Li-S電池的性能。

圖1 材料表征

首先，PhIO具有低成本、商業(yè)化、環(huán)境友好和化學(xué)穩(wěn)定性的實(shí)際優(yōu)勢(shì)。

第二，PhIO提供了豐富的極性I-O鍵，可以化學(xué)吸附多硫化物，并且O提供的孤對(duì)電子可以通過(guò)分子間的路易斯酸堿相互作用與LiPSs中的末端Li相互作用。

第三，商業(yè)化的PhIO可以很容易地轉(zhuǎn)化為納米顆粒（≈20 nm），并通過(guò)PhIO溶解-沉淀過(guò)程均勻地負(fù)載在碳納米管（CNT）支架上，導(dǎo)電的PhIO@CNT作為功能性中間層，可提供交錯(cuò)的離子和電子傳輸網(wǎng)絡(luò)，并確保PhIO充分暴露以實(shí)現(xiàn)有效的LiPSs化學(xué)吸附。最后，PhIO@CNT中間層還提供了一個(gè)富含LiPSs的屏蔽層，可強(qiáng)烈阻礙LiPSs的滲透，同時(shí)實(shí)現(xiàn)出色的電解液潤(rùn)濕性和Li⁺傳導(dǎo)。

圖2 PhIO對(duì)LiPSs的吸附作用

此外，PhIO@CNT中間層還可充當(dāng)“副集流體”以容納各種LiPSs并呈現(xiàn)平滑的LiPSs轉(zhuǎn)變，從而抑制絕緣Li₂S₂/Li₂S層的形成并促進(jìn)Li⁺擴(kuò)散。因此，得益于上述優(yōu)勢(shì)，基于PhIO@CNT中間層（6 wt% PhIO）的Li-S電池在1000次循環(huán)中表現(xiàn)出穩(wěn)定的性能（每循環(huán)0.033%的容量衰減）和優(yōu)異的倍率性能（3 C 時(shí)為686.6 mAh g^-1）。這項(xiàng)工作展示了PhIO在調(diào)節(jié)LiPSs方面的巨大潛力，并為L(zhǎng)i-S電池的低成本和可持續(xù)應(yīng)用提供了新途徑。

圖3 Li-S電池電化學(xué)性能

Polysulfide Regulation by Hypervalent Iodine Compounds for Durable and Sustainable Lithium–Sulfur Battery. Small 2022. DOI: 10.1002/smll.202106716