马汝广副研究员&刘建军研究员ESM：基于微分电负性的锂硫电池正极设计- 大数跨境

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马汝广副研究员&刘建军研究员ESM：基于微分电负性的锂硫电池正极设计

科学材料站

2020-12-19

导读：这项工作提出了定量描述子（ΔVSEA），并通过累加每个表面区域具有最大接受电子量的电子接受能梯度来定义一般描述特定固体表面的电子接受能力。

文章信息

基于微分电负性的锂硫电池正极设计

第一作者：Mengnan Cui

通讯作者：马汝广*，刘建军*

单位：中国科学院上海硅酸盐研究所

研究背景

对大型电动汽车和智能电网的需求不断增长，驱使能量存储技术的发展超越了锂离子电池，并实现了更高的能量密度和更低的成本。

由于高的理论比容量和自然的硫含量，基于S和Li2S2 / Li2S之间通过LiPS中间体的氧化还原相互转化反应的Li-S电池被认为是下一代储能的最有吸引力的选择。但由于尚未建立用于硫正极的有效特性指标，因此合理的正极设计可减轻电极之间可溶多硫化锂（LiPS）的穿梭并提高可逆容量仍然是一项挑战。

文章简介

近日，中国科学院上海硅酸盐研究所马汝广副研究员与刘建军研究员等合作。在国际顶级期刊 Energy Storage Materials 上发表题为“Rational Design of Lithium-Sulfur Battery Cathodes Based on Differential Atom Electronegativity”的研究工作。

这项工作提出了定量描述子（ΔVSEA），并通过累加每个表面区域具有最大接受电子量的电子接受能梯度来定义一般描述特定固体表面的电子接受能力。此外，本文将表面电子亲和力与微分原子电负性相关联，微分原子电负性被开发为筛选锂-硫电池中潜在的高性能正极的更通用的描述符。

本文要点

要点一：这项工作通过先前文献和对比实验研究中报告的可用实验数据进行了验证，得出正极上LiPS的最佳结合强度确定在1.65〜2.90 eV的范围内。

要点二：这些发现为理解电化学系统中的界面吸附机理提供了重要的见识。

要点三：同时，这些发现为今后发现锂-硫电池改进型正极建立了设计原则。

文章链接

Rational Design of Lithium-Sulfur Battery Cathodes Based on Differential Atom Electronegativity

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2020.11.039

通讯作者介绍

马汝广，副研究员。

曾获中国科学院上海硅酸盐研究所第二批“优秀青年支持计划”，中国科学院上海硅酸盐研究所2016、2019年度“优秀个人”，香港城市大学研究生奖学金（2012-2013），香港城市大学研究生优秀学术表现奖（2011-2012）等荣誉奖项。

刘建军，理学博士，研究员。

1997年毕业于吉林大学化学系本科，并于2002年在吉林大学理论化学研究所获得博士学位。2002-2011年先后于德国马普协会FritzHaber研究所做访问学者，美国Emory大学做博士后，并在美国南伊利诺伊大学从事助理研究员和讲师等工作。2011年11月，受邀于中科院“百人计划”引进海外杰出人才项目回国工作，并进入高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室，加入计算材料物理和材料设计课题组，主要从事新能源材料的多尺度计算模拟和纳米催化的理论研究。研究成果多以第一作者身份发表在Chem.Commun.,Chem.–Eur.J.等化学与材料的核心期刊上，有三个综述性的BookChapter。一些研究成果在美国能源部专家评审会议和期刊上重点强调，受欧洲的INTECH出版公司邀请出任“HydrogenStorage"书籍的主编。