较高的活化势垒、较差的倍率性能和较短的循环寿命等缺点严重制约了大容量Li₂S正极的实际应用。

基于此，北京航空航天大学Yujie Zhu，郭林教授考虑到Cu金属独特的亲硫性，制备了一种纳米结构的Li₂S-Cu复合材料，有效地解决了Li₂S的高活化势垒问题，同时完全消除了LiPSs的穿梭效应。

文章要点

1）不同于以往的合成方法涉及高放热的锂硫热反应和生成的产物尺寸不可控且分布不均匀，研究人员采用金属有机骨架(MOF)辅助的方法制备了Li₂S-Cu复合材料，实现了纳米Li₂S与Cu的紧密接触。

2）结果表明，在Li₂S中引入Cu不仅使Li₂S的活化电位降低到2.35V(vs.Li+/Li)，而且还改变了其氧化还原电位分布，显著提高了循环稳定性、倍率性能和能源效率。从而获得了具有稳定长期循环性能的高活性Li₂S基正极材料。在1.2-3.0 V（vs.Li⁺/Li）的电位范围内，该复合材料在100 mA g^-1下的比容量达到870 mAh g^-1_-Li2S，在500 mA g^-1下循环800次容量衰减可以忽略不计。它还表现出快速的充放电动力学，在2 A g^-1下的比容量为495 mAh g^-1_-Li2S。在4.38 mg_-Li2S cm^-2的实际面负载下，180次循环后的面积容量为2.96 mAh cm^-2，保持率为78.4%。

3）通过电化学、微观和光谱表征并结合理论计算，机理研究表明，与以往工作中过渡金属在氧化还原过程中只起催化作用而是电化学惰性不同，Li₂S-Cu复合材料中的Cu逐步参与氧化还原反应，从根本上改变了氧化还原对从Li₂S/S到Cu₂S的变化。因此，传统的Li₂S通过可溶性LiPSs转化为S的反应被Li₂S+2Cu=Cu₂S+2Li的热力学和动力学上更为有利的置换反应所取代，从而得到了高活性的无LiPSs的Li₂S，具有非常稳定的循环性能和快倍率性能。

4）最后，研究人员将这种Li₂S-Cu复合材料与石墨负极配对，组装成一个全电池，其显示出令人鼓舞的循环寿命。因此，本工作提出了一种实现高性能Li₂S正极材料的创新方法。

参考文献

Lulu Tan, et al, Highly Active and Stable Li₂S–Cu Nanocomposite Cathodes Enabled by Kinetically Favored Displacement Interconversion between Cu₂S and Li₂S, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202206012

https://doi.org/10.1002/anie.202206012