解决能源和环境问题迫切需要探索具有高能量密度和能量转换效率的储能体系。锂硫电池具有高比能、低成本和资源丰富等优势被视为下一代高能量密度电池体系的理想选择之一。但硫固有的绝缘性以及在电化学{attr}3184{/attr}中生成的中间产物多硫化锂会溶解于电解液，导致活性材料与导电载体剥离，电池内阻增大。另外，长链多硫化锂会被迁移至负极与锂反应生成短链多硫化锂，造成绝缘性的 Li₂S 和 Li₂S₂ 沉积，上述过程在充放电过程反复进行，最终造成活性物质损失，缩短电池寿命。

基于以上背景，齐鲁工业大学任慢慢教授课题组与郑州大学张旭研究员合作设计并制备了钴镍双金属磷化物量子点修饰的氧化石墨烯(CoNiP-rGO)复合材料，并将其用作锂硫电池的硫载体。扫描和透射电镜图像显示，小于 10 纳米的 CoNiP 量子点均匀分散在还原氧化石墨烯纳米片上。还原氧化石墨烯在保证了 CoNiP 量子点均匀分散的同时提高了电极的电子电导率。与其他文献报道的 CoP 或 NiP 硫载体相比，CoNiP-rGO 复合材料在比容量和循环稳定性等方面具有明显优势，表现出高容量(3C 下 598.2 mA h g^-1)和循环稳定性(1C 下循环 600 次平均每圈容量衰减率为 0.06%）。本工作为制备金属磷化物量子点/还原氧化石墨烯复合材料作为锂硫电池硫载体提供了一种简单而普遍适用的方法。

该成果发表于 Journal of Materials Chemistry A（DOI：10.1039/D1TA03608D），并入选该期的封面论文。该工作得到了山东省自然科学基金等项目的资助。

• A composite of CoNiP quantum dot-decorated reduced graphene oxide as a sulfur host for Li–S batteries
  Tingjiao Xiao, Fengjin Yi, Mingzhi Yang, Weiliang Liu, Mei Li, Manman Ren*(任慢慢, 齐鲁工业大学), Xu Zhang and Zhen Zhou
  J. Mater. Chem. A, 2021,9, 16692-16698
  http://doi.org/10.1039/D1TA03608D

  

  
  

肖亭娇

齐鲁工业大学

本科毕业于河北工程大学材料成型专业。现为齐鲁工业大学材料科学与工程学院纳米新能源材料专业硕士研究生。主要研究方向为纳米储能材料。

任慢慢 教授

齐鲁工业大学

2003 年本科毕业于曲阜师范大学化学学院化学专业。2009 年毕业于南开大学化学学院无机化学专业，获理学硕士和博士学位。2017-2018 年在澳大利亚昆士兰大学作访问学者。现为齐鲁工业大学材料科学与工程学院教授。系统研究了钒系磷酸盐锂离子电池正极材料以及金属氧化物、硫化物和磷化物在锂离子电池、钠离子电池和锂硫电池中的应用。在 J. Mater. Chem. A、ACS Appl. Mater. Interfaces 和 J. Power Sources 等期刊发表论文 40 余篇。主要研究方向为纳米储能材料。

张旭 研究员

郑州大学

2014 年本科毕业于南开大学化学学院化学专业。2019 年毕业于南开大学材料科学与工程学院材料物理与化学专业，获工学博士学位。2019-2021 年为南开大学材料科学与工程学院助理研究员(博士后)。现为郑州大学化工学院研究员。研究揭示了 MXene 等多种二维材料的物理化学特性和潜在应用，部分结果为实验验证；发展了层状和二维材料高通量筛选方法，筛选了钠离子电池材料和光解水催化剂；通过数据库与机器学习结合设计了多种单原子电催化剂。在 Adv. Energy Mater.、Adv. Sci. 和 J. Mater. Chem. A 等期刊发表第一/通讯作者论文 20 余篇。主要研究方向为高通量计算与机器学习。