近日，中心研究人员、复旦大学化学系夏永姚教授科研团队在锂硫电池研究方面取得突破进展。相关研究论文“以Li₂S为正极的高能双液锂离子硫磺电池”（“A high performance lithium-ion sulfur battery based on a Li₂S cathode using a dual-phase electrolyte”）于2015年3月11日发表在能源环境科学领域刊物Energy & Environmental Science上。

由于锂硫电池的理论能量密度高达2600 Wh kg^-1，因此在近年来被广泛关注。但锂硫电池的实际应用仍面临着诸多困难。锂硫电池充放电过程中所产生的中间产物多硫化锂(Li₂S_x, 4 ≤ x ≤8)易溶于目前常用的有机电解液。溶解的多硫化锂会扩散到负极金属锂表面，在负极表面还原成短链多硫化锂或者硫化锂等产物。短链多硫化锂又会扩散到正极，在充电时被氧化。此过程被称为“穿梭效应”，导致活性物质的利用率低，循环性能差，自放电严重等问题。此外，锂枝晶的在金属锂负极的形成也可能导致安全问题。但是，硫并不是含锂化合物，因此无法直接与石墨等负极材料构成不含金属锂的锂离子电池。

针对上述问题，夏永姚研究团队进行了新型锂硫电池的研发。该电池以商业化微米级的硫化锂为正极活性物质，以锂离子固体电解质（LISICON) 薄膜为隔膜。为了减少固体与固体界面的高电阻，LISICON隔膜的两侧分别充以液态电解液。解决了当前锂硫电池所面临的一系列问题。首先， LISICON薄膜只允许锂离子通过，多硫化物阴离子不能通过，避免了“穿梭效应”，并彻底解决了困扰锂硫电池的自放电问题。更为重要的是用硫化锂为正极，可以解决金属锂做负极所带来的安全性问题。因为硫化锂可以提供锂源，因此，金属锂负极可以被不含锂的锂离子电池负极材料所代替。经过初步探索性研究，我们用石墨为负极来取代金属锂，成功演示了锂离子硫磺电池（Li-ion Sulfur battery），并表现出优良的可逆性。虽然上述研究尚处于学术研究阶段，其对进一步有效利用商业微米级硫化锂提供了理论基础。

论文链接：http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2015/ee/c5ee00058k#!divAbstract