科研成果

近日，西南大学材料与能源学院蒋建课题组提出了一种正极引入多功能NiFe₂O₄量子点以最小化碳使用量的设计方案，文章第一作者为研究生二年级学生李宁，该工作成功发表在《Nano-Micro Letters》上，标题为“Curtailing Carbon Usage with Addition of Functionalized NiFe₂O₄ Quantum Dots: Toward More Practical S Cathodes for Li-S Cells”。该成果表明，引入的NiFe₂O₄量子点具有良好的导电性、高的振实密度 (~1.32 g cm^-3)、低的比表面积 (~19.9 m² g^-1)且对多硫化物具有极好的化学吸附和催化作用。同时，选用NiFe₂O₄量子点作为碳添加剂替代品，使正极整体碳含量降低到5%水平，从而避免电解液的过度消耗，确保特定能量密度参数。为了验证NiFe₂O₄量子点的多功能化，我们特意在不加LiNO₃电解液情况下评估了电池的电化学性能。代表性示意图如下所示：

图1：NiFe₂O₄量子点工作原理示意图

超高能量密度的锂硫电池仍然面临很多问题，诸如电导率低，体积膨胀效应，穿梭效应等。目前将具有优良功能(如气孔/官能团、高比表面积)的多种碳质材料巧妙组合仍是解决上述问题的主流方法。然而，在电极设计中广泛使用导电碳填料将会导致电解液过度消耗，从而阻碍锂硫电池高能量密度的实现。因此，我们从减少碳用量出发提出建设性策略，旨在构建更高效、实用的锂硫电池。