浙江大学材料科学与工程学院研究员团队近期研发出一款基于曲霉菌孢子碳材料的高能量密度锂硫电池，有望为电动汽车的长续航能力提供新技术。这项成果近日发表于《先进材料》杂志。论文第一作者为该学院博士研究生钟宇，通讯作者为夏新辉研究员。

“锂硫电池是一种新型的高能量密度电池，是以硫作为电池正极，金属锂作为负极的一种锂电池，其理论容量远超过目前商用的锂电池。”夏新辉介绍，这是因为在诸多的电池正极材料中，硫元素以容量密度高、能量足，而被广为看好为下一代电池材料。然而，单质硫存在的一个致命弊端，就是硫本身绝缘，且反应的中间产物会溶于电解液中穿梭损失。

实验中，研究团队利用这种孢子碳特殊的结构，并结合一些特殊的纳米造孔技术，制备出了一种全新的霉菌孢子碳/纳米磷化镍复合材料。科研人员首先将霉菌通过发酵培养，然后通过镍的造孔能力将其结构优化，再经过高温碳化后，产生霉菌孢子碳/纳米磷化镍复合材料。这个过程就如同珊瑚留下珊瑚礁一般。之后就是与硫元素的融合，在155度的温度下，让硫熔融，以熔融态的方式与碳材料混合，携带的硫就进入了“房子”。

科研人员发现，这种霉菌孢子及其孢子碳材料具有非常特殊的多孔微纳结构，由一种弯曲迷宫状的次级结构构成，具有较高的比表面积。同时，霉菌孢子所衍生的碳材料，具有氮、磷元素的原位掺杂，对锂硫电池运行过程中产生的穿梭效应具有显著抑制作用并提高电池能量密度。

研究结果表明，这种全新的霉菌孢子碳/纳米磷化镍得益于其自身的高孔隙度、高导电性、大比表面积和多储硫位点，并且能够对中间产物进行物理/化学的双重吸附，因此其电池性能得到了极大的改善。

“目前锂硫电池仍在实验室阶段，研究的主要方向落在如何更加高效地利用导电性较差的单质硫和吸附易溶解的多硫化物中间产物上。”钟宇说。此项研究得到国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金、钱江人才计划、浙大百人计划等项目资助。

来源：浙江大学