重大突破

　　随着电动汽车和移动电子产品的发展，当今社会对能源存储与转化提出了更高的要求，继锂离子电池之后，人们对可充电电池提出了更高的要求：高能量密度、高倍率充放电、高循环稳定性。锂硫电池凭借其高能量密度（2600 Whkg^-1）、经济环保等优势成为下一代储能体系的有力候选者。然而，一些问题如单质硫与硫化锂的不导电性、多硫化锂中间产物的穿梭效应及充放电过程中体积的变化，降低了锂硫电池的利用率，使得容量衰减迅速，阻碍了其实际商业化。 

　　针对上述问题，中科院苏州纳米所张跃钢教授与蔺洪振研究员团队分别从纳米材料结构设计与表面功能化出发，制备了不同的活性纳米催化剂复合材料，并选用原位光谱手段研究了其相关作用机制。 

　　首先，我们优化调控三维石墨烯的孔隙结构及其功能团，实现了对可溶的多硫化物的物理与化学强吸附作用（J. Power Sources,2016,321,193）。进一步，研究团队利用原位化学聚合的方式，增强了三维石墨烯/碳纳米管的复合纳米材料的结构稳定性。实现了高面积载量（10.2 mgcm^-2）硫正极的长寿命稳定循环 (图1)（Nano Energy,2017,40,390）。 

　　基于上述研究，我们还受到ChemSusChem编辑的邀请撰写了题为“Single-Atomic Catalysts Embedded on Nanocarbon Supports for High Energy Density Lithium-Sulfur Batteries”前瞻性概念（Concept Article）文章（ChemSusChem, 2020, 13, 3404），详细概述了近两年来锂硫电池领域应用碳纳米材料负载单原子催化剂的研究工作，阐述了原子级催化剂在电池领域催化电化学反应中的重要作用并作了重要展望。