香港科技大學能源研究所所長趙天壽教授領導的團隊提出了一種新穎的鋰硫（Li-S）電池陰極設計概念，提高了這種有前途的下一代電池的性能。

Li-S電池被認為是智能手機，電動汽車和無人機中常用的鋰離子（Li-ion）電池的有吸引力的替代品。它們以高能量密度而著稱，而其主要成分硫含量豐富，輕便，廉價且對環(huán)境無害。

Li-S電池可能提供超過500Wh/kg的能量密度，明顯優(yōu)于鋰離子電池達到300Wh/kg的極限。較高的能量密度意味著，如果使用Li-S電池供電，則由鋰離子電池供電的電動汽車的大約400km行駛里程可基本擴展至600-800km。

盡管全球研究人員在Li-S電池上取得了令人興奮的結果，但實驗室研究與工業(yè)規(guī)模技術的商業(yè)化之間仍然存在很大差距。一個關鍵問題是Li-S電池的多硫化物穿梭效應，會導致活性物質從陰極逐漸泄漏和鋰腐蝕，從而導致電池壽命短。其他挑戰(zhàn)包括減少電池中的電解質量，同時保持穩(wěn)定的電池性能。

為了解決這些問題，趙教授的團隊與國際研究人員合作提出了一種陰極設計概念，該概念可以實現良好的Li-S電池性能。

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高度定向的大孔基質可以均勻地容納硫，而大量的活性位點嵌入基質內部以緊密吸收多硫化物，從而消除了穿梭效應和鋰金屬腐蝕。通過提出鋰-硫電池中硫陰極的設計原則，聯(lián)合小組提高了電池的能量密度，并朝著電池工業(yè)化邁出了一大步。

趙教授說：“我們仍處于該領域基礎研究的中間。”“但是，我們新穎的電極設計理念和相關的性能突破代表了下一代電池的實際使用邁出了一大步，該下一代電池比當今的鋰離子電池更強大，壽命更長。”

他們的研究成果最近發(fā)表在《自然納米技術》上，標題為“通過具有雙末端結合位點的大孔催化陰極，高能量，長循環(huán)的鋰硫袋式電池”。

來自香港科技大學的團隊成員包括趙教授及其現任博士生趙晨，張雷成和前博士生任玉勛（2019年畢業(yè)）。其他合作者包括來自美國阿貢國家實驗室和斯坦福大學，中國大陸廈門大學以及沙特阿拉伯伊瑪目阿卜杜勒拉赫曼·本·費薩爾大學的研究人員。