為了避免二價鎂離子緩慢晶格內(nèi)遷移的問題，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員李馳麟團(tuán)隊在前期工作中已開發(fā)了鋰驅(qū)動多硫化物正極轉(zhuǎn)換反應(yīng)的大容量雙鹽鎂基電池（Adv. Funct. Mater. 2015，25），同時提出了陰離子嵌入激活、反應(yīng)中心外露的鎂基電池體系（Adv. Funct. Mater. 2015，25）。近日，該團(tuán)隊在動力學(xué)改善的鎂硫電池研究中取得重要進(jìn)展。研究人員選擇金屬有機(jī)框架化合物ZIF67為前驅(qū)體，制備了一種Co、N異質(zhì)原子共摻雜的分級多孔碳作為硫宿主材料，實現(xiàn)了鎂硫電池的倍率和循環(huán)性能的顯著升級。在1C倍率下，該鎂硫電池表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，首次放電容量可達(dá)600mAh/g，200次循環(huán)后容量仍保持在400mAh/g左右。在更高的5C倍率下，電池仍然具有300-400mAh/g的可逆容量。為繼續(xù)提升電化學(xué)性能，研究人員采用還原氧化石墨烯修飾的隔膜來優(yōu)化電池構(gòu)架，進(jìn)一步限制了多硫化物的穿梭，電池在0.1C電流密度下可運行250次循環(huán)以上，顯著提高了鎂硫電池的循環(huán)穩(wěn)定性。鎂硫電池優(yōu)異的電化學(xué)性能受益于多重因素的協(xié)同作用，如異質(zhì)摻雜有利于鎂硫電池在充放電過程中多硫化物的吸附和催化分解，在非親核性鎂電解液中添加鋰鹽和氯離子有利于抑制鎂負(fù)極表面鈍化和提高電解液活性，充放電模式調(diào)節(jié)和隔膜修飾有利于緩減和控制多硫化物的損失，抑制其穿梭效應(yīng)。

相關(guān)研究成果發(fā)表在 《先進(jìn)材料》上。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中科院“百人計劃”和上海市“千人計劃”等的資助。