近日，实验室“储能技术研究”团队的研究成果“Accelerating the Rate-determining Steps of Sulfur Conversion Reaction for Lithium-Sulfur Batteries Working at an Ultrawide Temperature Range”（《催化硫转化反应的决速步骤提升超宽温域下的锂硫电池性能》）在材料科学领域国际顶级期刊Advanced Materials发表（中科院大类一区TOP期刊，IF=29.4）。团队青年骨干邓丁榕博士为论文的第一作者，邓丁榕博士、福州大学青年教师雷杰博士、实验室领军人才吴启辉教授为通讯作者，实验室青年人才李桂芳博士参与部分工作。

作为新一代高比能化学电源，锂硫电池受到持续关注。硫电极过程涉及复杂的多电子反应，包含液相反应阶段和固相反应阶段。其中的固相反应阶段提供电池大部分的容量，但是固相阶段反应动力学缓慢，因而其低温性能较差。同时由于高温下“穿梭效应”加剧，其高温性能也不理想。如何在高温环境和低温环境下均保持优异的电化学性能是锂硫电池领域的重大挑战。

该研究首次通过原位拉曼光谱、原位交流阻抗及密度泛函计算分析出锂硫电池低温下的反应过程以及宽温域下反应决速步骤，并设计出一种针对这些反应决速步骤有特异性优化的钒酸铋多孔微球材料作为电池的硫骨架材料，将锂硫电池的有效工作温度范围拓宽到-40℃到70℃的超宽范围，为宽温域下锂硫电池正极材料的设计提供理论指导，具有广阔的应用前景。

钒酸铋微球提升宽温域锂硫电池性能示意图