近期，赵勇课题组在锂金属电池领域取得新进展，相关成果以“Uniform Coverage of High-loading Sulfur on Cross-linked Carbon Nanofiber for High Reaction Kinetics in the Li-S Batteries with Low Electrolyte/Sulfur Ratio”为题，在国际学术期刊《材料化学杂志A》（Journal of Materials Chemistry A）上发表。

论文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/ta/d1ta09408d

高载量硫在正极宿主材料上的聚集，尤其在高硫/碳（S/C）比条件下，造成了正极S ↔ Li₂S反应动力学缓慢和反应中间体多硫化物穿梭效应等问题，是构建高能量密度的锂硫（Li-S）电池的难题。研究人员通过构建具有三维交联结构的碳纳米纤维网络（TiC@CNF），实现了正极材料上高负载量硫的均匀分布。当锂硫电池在使用少量电解质的条件下，具备三维交联结构的主体材料显著促进锂硫电池的反应动力学活性和抑制穿梭效应，大幅提升了正极活性物质硫的利用率。在含硫量为12.5 mg/cm²、S/C比为4.56以及电解质/硫的比率为6 μL mg^-1时，以TiC@CNF构建的锂硫电池的面积容量可以达到在9 mAh cm^-2以上，并可以稳定循环150次。本研究中，三维交联结构的载硫电极材料的设计为提升高能量密度锂硫电池中正极S ↔ Li₂S反应动力学提供了有效策略（Journal of Materials Chemistry A 2022, DOI: 10.1039/d1ta09408d）。

三维交联碳纳米纤维网络促进正极活性物质S/Li₂S的均匀分散和电解质浸润

实验室硕士研究生吴文豪为论文第一作者，赵勇教授为论文通讯作者。本工作得到了中组部、国家自然科学基金委、河南省科技厅、河南省教育厅和河南大学的大力支持。