武科大網(wǎng)訊（通訊員卓凌晞 周同江）近日，我校材料學部博士生娜奧米（全名：Songwe Selabi Naomie Beolle）設計出一種新型鐵摻雜型鈷酸鎳材料，成功抑制了長期困擾鋰硫電池發(fā)展的“穿梭效應”，在特定實驗條件下使鋰硫電池比容量相較于理論容量提升了113.7mAh/g。為鋰硫電池在無人機、電動汽車、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域應用打下基礎(chǔ)。

鋰硫電池以硫元素和金屬鋰作為正負極材料，理論能量密度可達2600W·h/kg，是傳統(tǒng)鋰離子電池的10倍。因其超高理論能量密度和硫成本低廉、環(huán)境友好等優(yōu)點，它被看作是極具前景的“下一代電池技術(shù)”。

由于鋰硫電池在充放電過程中會生成多硫化鋰，這些中間產(chǎn)物溶于電解液，“穿越”隔膜至負極并沉積，無法參與后續(xù)反應，導致電池容量快速衰減、循環(huán)性能差、續(xù)航能力低。這種“穿梭效應”阻礙了鋰硫電池的商業(yè)化進程。

娜奧米來自喀麥隆，先后在該國馬魯阿國家高等工程學院可再生能源專業(yè)拿到學士和碩士學位，2020年來我校攻讀博士學位。

在導師周盈科教授的幫助下，娜奧米專注于鋰硫電池的研究，開始嘗試用鎳和鈷的良好的磁性來提高電池性能。

在制備催化劑材料的過程中，娜奧米經(jīng)歷了一次又一次失敗。最終，她向鈷酸鎳中添加鐵元素找到了突破方案。實驗證明：鐵摻雜型鈷酸鎳可以將鋰硫電池中“亂竄”的多硫化鋰牢牢鎖在電池正極，相較于傳統(tǒng)的吸附方式更加牢固，從而平衡了電池正負極的電壓差，保證了電力穩(wěn)定輸出，提高了鋰硫電池容量和壽命。

多硫化鋰在電解液中停留的時間越長，溶解和跨膜遷移的風險就越高。娜奧米進一步調(diào)控了鈷酸鎳納米線的尺寸和晶體結(jié)構(gòu)，提升多硫化鋰轉(zhuǎn)化反應的催化效率，縮短其在電解液中的停留時間，降低其溶解的概率，加速多硫化鋰的轉(zhuǎn)化。

據(jù)項目課題組教師田小慧介紹，摻雜型鈷酸鎳是鋰硫電池領(lǐng)域的創(chuàng)新，為解決多硫化物穿梭效應和提升電池整體電化學性能開辟了新方向。目前該項目還處于基礎(chǔ)研究階段，在實驗室中實現(xiàn)了小型電池制作，后續(xù)會進一步進行實體電池的研究，為商業(yè)化應用提供一定的基礎(chǔ)。

目前，娜奧米已以第一作者身份在《化學工程學報》（Chemical Engineering Journal）等國際權(quán)威SCI期刊發(fā)表了5篇學術(shù)論文。今年6月，她已通過答辯獲得博士學位。近期，她將前往中南民族大學化學與材料科學學院進行博士后研究工作。

娜奧米希望自己的研究能為清潔能源的發(fā)展貢獻一份力量，讓電動汽車跑得更遠、手機用得更久。