Nature：导电硫-碘正极用于固态锂-硫电池的修复

固态锂-硫电池兼具低成本、高比能和高安全性，是新一代高比能动力电池的重点研究方向。然而，硫正极材料的电子绝缘特性以及电化学过程中的巨大体积膨胀使得电荷难以在变化的固态界面实现稳定传输，其阻碍了固态锂-硫电池的进一步发展与应用。

在此，美国加州大学圣地亚哥分校刘平和Shyue Ping Ong（王学彬）等人报告了一种在晶体硫结构中插入 I2 的 S9.3I 分子晶体，其在 25 °C 时显示出半导体级的导电性，其导电性在25°C时比纯硫提高了11个数量级。通过引入碘，硫的能带结构中出现了新的状态并且在电化学循环中促进了活性多硫化物的生成。此外，该种新材料的熔点较低，大约为65°C，即通过定期重新熔化正极材料可修复电池循环过程中损坏的界面。因此，Li-S9.3I电池能够实现400次的稳定循环且其比容量保持率达到了87%。

图1. S9.3I和S正极在固态Li-S电池中的电化学性能

总之，该工作发展了一种新型晶格空位分子嵌入机制的硫晶体结构调控策略，设计并合成了导电、固态界面可修复的S9.3I正极材料，有效解决了固态锂-硫电池关键科学难题。此外，引入的碘元素也促进了电化学过程中多硫化锂的生成，有效提升了固态锂-硫电池电化学性能。因此，该新型S9.3I正极材料的发现，为发展高比能固态锂-硫电池提供了新思路。

图2. S9.3I正极在固态电池中的工作机制

Healable and conductive sulfur iodide for solid-state Li–S batteries, Nature 2024

DOI: 10.1038/s41586-024-07101-z