尽管具有高的理论能量密度高且成本较低，但是锂硫电池（LSBs）由于多硫化物的穿梭和硫的电子绝缘特性，因而具有较差的循环寿命和较低的能源效率。电导率和极性是获得最佳硫基质材料的两个关键参数。然而，尚不完全清楚它们对于长寿命LSBs固定多硫化物和增强氧化还原动力学的作用机理。

有鉴于此，大邱庆北科技学院Jong-Sung Yu，阿贡国家实验室Khalil Amine报道了一种创新的设计策略，其中非导电无碳极性SiO₂（6.25×10-15 S cm^-1）结构充当硫的主体。这与当前最新的LSB设计不同（高导电性碳（在20°C时为0.01-20 S cm^-1）用作主体）。与其他氧化物相比，二氧化硅不仅最丰富，最便宜，而且具有易于加工的优点。

文章要点

1）研究人员设计了两种极端的基质材料来说明电导率和极性，这是LSBs中的关键因素：具有极性特征的非导电性pOMS；具有非极性特征的高导电性pOMC。pOMC和pOMS具有非常相似的结构和高度有序的介孔。

2）发现具有80 wt％的硫质量分数的极性pOMS/S正极即使在2 C的高电流密度下也表现出对于2000个循环的优异的长期循环稳定性。此外，具有6.5 mg cm^-2的高硫负载的pOMS/S正极说明了高面积和体积容量以及高容量保持率。即使是最先进的碳基质，也无法实现如此出色的性能。首次清楚地证明，在相同的反应条件下，极性pOMS的性能要好于其副本碳pOMC，其表面积甚至更高，电导率更高。

3）电化学结果表明，极性，表面积和形态结构等表面性质是基质材料具有高硫利用率和长期循环性能的主要因素。同时指出电极中的电导率是必要的，并且对改善电化学性能有很大帮助，但是对于主体本身，电导率不是必需的，可以通过在LSB的硫正极中单独添加导电剂来补偿二氧化硅基质中的电导率要求。

该研究首次对非导电性介孔二氧化硅作为一种新的概念载体，进行了深入的研究，其性能超越了用作载体的高导电性碳质材料。

Byong-June Lee, et al, Revisiting the Role of Conductivity and Polarity of Host Materials for Long-Life Lithium–Sulfur Battery, Adv. Energy Mater. 2020,

DOI: 10.1002/aenm.201903934

https://doi.org/10.1002/aenm.201903934