科研学术

近日，电子科技大学基础与前沿研究院岳秦教授和文明健教授团队在构建实用锂硫电池领域取得重要进展。针对锂硫电池充放电过程中可溶性中间体存在的“穿梭效应”以及电导率较低等科学难题，该团队利用空间限制效应，诱导超细WNO纳米簇在介孔通道内均匀分布，从而在电极/电解质界面构建了集“吸附–催化–解吸”于一体的中间体转化途径，最终成功实现了安时（Ah）级锂硫电池的构建。

相关成果以“Two-Dimensional Mesoporous Tungsten Oxynitride/Carbon Nanosheets: Enabling High-Performance Lithium-Sulfur Batteries”为题发表在国际学术期刊Angewandte Chemie International Edition上。基础院博士研究生李镇闻为论文第一作者，岳秦教授与文明健教授为论文通讯作者，电子科技大学为论文第一单位。该研究受到国家自然科学基金委、四川省科技厅等资助。

图 二维WNO-MCS的合成及其调控多硫化物转化的示意图

锂硫电池（LSBs）因其高达2600 Wh kg⁻¹的理论能量密度、良好的成本效益以及环境可持续性，被视为下一代储能技术的重要候选体系。面心立方结构的氧化氮化钨（WNO）是WO₃的氮取代衍生物，相比于WO₃，具有更高的导电性和对多硫化物中间体的更强吸附能力，有望促进多硫化物的高效转化。然而，WNO的合成通常涉及危险的氨氮化过程，关于WNO材料的可控合成以及在锂硫电池中的应用研究尚属空白。对此，该团队发展了一种简便的自模板法，成功的制备了限域于二维介孔碳纳米片（MCS）内部的高稳定的超细WNO纳米簇。研究表明，所获得的WNO-MCS分级结构具有短而开放的离子扩散通道，完全暴露的活性位点。用作锂硫电池的隔膜功能材料，显著提高对多硫化物的吸附，并降低多硫化物转化过程的反应能垒。基于该策略组装的软包电池实现了安时（Ah）级容量以及360 Wh kg⁻¹的优异能量密度，充分展示了其作为传统锂离子电池具有竞争力的替代方案的潜力。

论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.9899225