随着高能耗便携式电子设备、电动汽车和智能电网的迅猛发展，人们对高能量密度储能系统的需求日益增强。基于硫单质正极和锂金属负极的锂硫电池具有能量密度高、成本低和环境友好等优势，被视为二次电池领域中的研究前沿和热点之一。然而，硫正极缓慢的反应动力学和穿梭效应以及锂负极枝晶的不可控生长严重影响了锂硫电池的使用寿命和安全性问题，制约了其实用化进程。近年来，同步管理多硫化物和抑制锂枝晶生长的策略被认为一种行之有效的策略。然而，高性能锂硫电池仍然受困于缺乏兼具双功能材料的设计和实用化器件制备工艺的开发。针对此，苏州大学2138cn太阳集团古天乐孙靖宇课题组利用3D打印技术设计出“一石二鸟”的V8C7-VO2异质结导电框架，由于其兼具亲多硫和亲锂特性，可以同步实现正极处多硫化物的管理和负极处锂枝晶的抑制，并可以在高硫负载量下获得高的面积比容量。这为利用3D打印技术同时解决锂硫电池硫正极和锂负极当前面临的诸多问题提供借鉴。该工作以“3D Printing of a V8C7–VO2 Bifunctional Scaffold as an Effective Polysulfide Immobilizer and Lithium Stabilizer for Li–S Batteries”为题发表在Advanced Materials期刊上。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202005967
图1. 本研究的思路概况图。(a)是V8C7–VO2异质结的制备流程图，(b)是基于V8C7–VO2异质结的正极硫宿主和负极锂保护层的3D打印墨水制备图和定制化打印图案展示。(c)是基于3D打印双功能骨架配置锂硫电池的工作示意图。