近日，西安理工大学材料学院新型微观结构复合材料的可控制备和先进能量转换存储器件创新团队在高性能锂硫电池关键材料及性能研究方面取得重要研究成果，研究论文“GrapheneQuantum Dots as Sulfiphilic and Lithiophilic Mediator toward High Stability and Durable Life Lithium-sulfur Batteries”在线发表于《Journal of Energy Chemistry》（影响因子：13.1），《Journal of Energy Chemistry》是国际能源化学领域顶级学术期刊。西安理工大学为该研究论文的第一署名单位，材料学院博士研究生樊潮江为论文第一作者，杨蓉教授为该论文的通讯作者。该工作获得了国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金、陕西省区域创新能力引导计划、咸阳市科技局重点研发计划、西安理工大学博士创新基金等项目的支持。

锂硫电池作为锂金属电池中最具吸引力的储能系统之一，其发展受到硫正极利用率低、循环稳定性差和锂负极再沉积不均匀等问题的严重阻碍。隔膜作为电池不可缺少的部件之一，是硫正极和锂负极之间物质传输的枢纽，在避免短路的同时起着电化学传输的核心作用。功能化隔膜被认为是协同调节锂沉积/剥离和硫电化学反应活性的一种高效便捷的策略。构建一种亲硫/亲锂、空间结构合理的功能隔膜，同时解决硫正极和锂负极的问题，加速硫氧化还原动力学，同步调节锂沉积行为，最终提高锂硫电池的电化学性能，具有重要的意义，但仍存在很大的挑战。

本工作创新性的将石墨烯量子点（Graphene quantum dots，GQDs）引入功能化隔膜，以解决硫正极和锂负极的问题，提高锂硫电池的稳定性和寿命。其中，以量子尺寸效应和极性官能团为亲锂介质的GQDs可诱导均匀的锂成核和再沉积，从而抑制锂枝晶，避免短路。同时，静电纺丝纳米纤维构建的三维网络和GQDs的极性官能团作为亲硫介质可以有效吸附多硫化物，抑制“穿梭效应”，防止负极被多硫化物钝化；揭示了GQDs亲锂和亲硫的作用机制，阐明了电化学性能的提升机理。该项工作为GQDs作为亲硫-亲锂介质提供了深入的认识，为其他改性电池材料提高锂硫/锂金属电池电化学性能提供了新的思路。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jechem.2023.06.030