近日，我院绿色过程团队刘全兵教授在锂硫电池研究领域取得重要进展，题为“Designing polysulfides adsorption-conversion on g-C₃N₄-based separator via doping heteroatoms boron and phosphorus towards high-performance lithium-sulfur batteries”的研究成果发表在化工领域TOP一期刊AIChE Journal上。该工作以DFT计算为指导，通过设计、构筑杂原子掺杂g-C₃N₄模型应用于锂硫电池隔膜，为获得高性能锂硫电池提供了新策略。本论文通讯作者刘全兵教授/石凯祥博士后，第一作者硕士研究生孙雅洁，均是我院师生，广工大是该工作唯一完成单位。

由于高理论能量密度、正极材料储量丰富以及环境友好等优点，锂硫（Li-S）电池作为高比能二次电池，被认为是最有前途下一代储能系统之一。然而，硫及放电终产物导电性差、多硫严重的穿梭效应以及其氧化还原动力学缓慢等问题，制约了锂硫电池的大规模商业应用。为此，课题组以理论计算为指导，设计出掺杂原子（硼B和磷P）的碳三氮四（g-C₃N₄）应用于锂硫电池隔膜，能起到“一石多鸟”的作用。结果表明，掺硼的g-C₃N₄基隔膜（BCN）可以明显改善锂硫电池的电化学性能。其原因主要包括：i）BCN可以增强对多硫化物的锚定作用，避免其溶解迁移到负极；ii）优越的电催化作用可以增强氧化还原动力学，强化多硫化物转化的催化转化；iii）还降低了锂离子的扩散能垒，提高了Li⁺迁移率，明显提高正极活性材料的利用率。该工作对科研人员在未来研究中合理设计电极材料和电池结构，促进锂硫电池的商业化应用，具有重要的指导意义。论文DOI：10.1002/aic.17940

作者简介：

第一作者：孙雅洁，硕士研究生。

通讯作者1：石凯祥，博士后，主要研究方向是锂硫电池的关键材料正极载体、电解液和负极的合理化设计与性能研究。以第一/通讯作者在国际著名期刊上发表SCI论文20多篇，获得授权专利4项。

通讯作者2：刘全兵，博士，教授，博士生导师，广东省青年“珠江学者”，广州市“珠江科技新星”。近年来以新能源材料与器件为主要研究方向，重点开展电化学能源存储和转换方面的研究，主要涉及锂/锂离子/锂硫电池、燃料电池等新型化学电源，具有较丰富的锂离子电池工程开发经验，主持开发了多种型号锂离子电池产品，并得到实际应用。迄今，发表SCI学术论文90多篇，其中一区top论文30多篇，申请国内发明专利30多项，授权12项，承担了多项国家级项目。