鋰離子電池被廣泛應(yīng)用于我們?nèi)粘Ｉ铑I(lǐng)域。隨著便攜電子設(shè)備以及電動汽車等新興電子產(chǎn)品對高容量儲能裝置的迫切需求，傳統(tǒng)鋰離子電池已經(jīng)遠不能滿足我們對能量存儲的需求。鋰硫電池由于高的理論比容量和能量密度，以及硫的低成本和環(huán)境友好等優(yōu)勢被視為最有應(yīng)用前景的高容量存儲體系之一。然而，鋰硫電池的商業(yè)化應(yīng)用仍存在一些技術(shù)挑戰(zhàn)，如硫和固態(tài)放電產(chǎn)物的絕緣性、可溶性多硫化物的穿梭效應(yīng)以及充放電期間硫體積大小的變化等。這些問題通常導致硫的利用率低、循環(huán)壽命差、甚至一系列安全問題。如何在大幅提高鋰硫電池能量密度的同時增加其穩(wěn)定性，已成為當前研究的熱點之一。

在國家自然科學基金和中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項的資助下，中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學國家重點實驗室研究員王瑞虎課題組肖助兵等通過簡單的水熱反應(yīng)合成了負載硫化釩的還原氧化石墨烯(rGO-VS2)的層狀材料，并制備了一系列rGO-VS2片層與硫單質(zhì)層交替緊密堆積形成的三明治結(jié)構(gòu)rGO-VS2/S正極材料。rGO-VS2片層與活性硫?qū)咏惶嫘纬傻娜髦谓Y(jié)構(gòu)可以通過三維方向上的彈性收縮膨脹承受充放電循環(huán)過程中活性材料的體積變化。同時，由于硫化釩具有高的極性、導電性和電催化活性，少量硫化釩負載在石墨烯片上即可有效地抑制多硫化物的穿梭效應(yīng)，促進整個硫單質(zhì)層的氧化還原反應(yīng)，從而提升硫活性物質(zhì)的利用率和循環(huán)穩(wěn)定性。負載89wt%硫的rGO-VS2/S具有1.84gcm-3的高振實密度，在0.1C放電條件下其體積比容量達到了1182.1mAhcm-3，循環(huán)100圈仍能保持在1050mAhcm-3。該研究表明在可伸縮的三明治結(jié)構(gòu)中引入高導電性和強多硫化物吸附能力的電催化組分可以得到具有優(yōu)越性能的鋰硫電池正極材料，這為開發(fā)長壽命、高能量密度鋰硫電池提供了新思路。該研究成果以封面文章的形式發(fā)表在《先進能源材料》(AdvancedEnergyMaterials)上，并被MaterialsViewsChina推廣介紹。論文第一作者為博士研究生程志斌。