纳米科学：量子化学计算有助于检测具有高Li - S含量的电池的更好的阴极材料！
具有高能量密度的能量存储系统对于响应对间歇太阳能发电和风力发电电子设备，电动车辆和智能电网的不断增长的需求是必不可少的。下一代储能，理论能量密度非常高，5?7倍，传统的LIB的，许多障碍阻碍了锂 - 硫电池的商业化。具有非极性表面的纳米碳作为阴极材料导致活性物质的不可逆损失和由于多硫化物中间体从阴极扩散而导致的容量降低。也可以将多硫化物保持在阴极上。它也是由活性多硫化物和纳米碳之间的弱结合引起的，也阻止了Li 2 S电池的快速和稳定循环。
清华大学研究员张强教授说：掺杂“杂复杂被认为是用于吸附和固定的多硫化物中间体有前途的路径，这是显而易见的，这大大限制了多硫化物的吸附剂和阴极材料的合理设计的改进”和他说。
近日，张教授和清华大学的同事金属研究所李B.教授报告了与纳米碳掺杂捕捉聚硫材料的能力了一系列的理论研究。锂键“（” H键“类似物），化学修饰以使用N或O掺杂剂，显著提高，从而有效地防止了多硫化物的移动的碳主机和多硫化物的宿主之间的相互作用。
第一作者婷正厚说：“首先，我们采用了一种选择量子化学的平行过程来选择最有效的掺杂元素，以帮助限制多硫化物。”这是第一次被认为是掺杂纳米碳和多硫化锂之间的主要相互作用，F，B，掺杂剂P，S和Cl是它无法形成。“
例如，N掺杂的石墨烯纸电极在100次循环后显示出约1000mAh g -1的高比容量，并且具有98％的优异库仑效率。因此，在锂？S型阴极电解液电池的情况下，有可能实现非常低的容量衰减速率的长度的寿命0.028％和1个循环每超过2000个循环。
“要实现多硫化物的强耦合，根据我们的计算，提出了一套规则合理设计碳掺杂支持锂硫电池”和侯说。孤立电子对的强偶极子与多硫化物形成强烈的静电偶极 - 偶极相互作用并改善相互作用。一个重要因素是掺杂原子的电负性。
为了澄清电负性的重要性，易等人提出的隐含吸附能量的掺杂原子的电负性关联火山映射关系，揭示了较强的锚定效果的形成。掺杂纳米碳材料固定化多硫化物的选择与合理设计
如果目标打破“相邻简单掺杂规则和火山掺杂地图的最大值到两个或更多协同相互提高偶极矩，提供纳米材料的均匀共掺羌教授将继续研究共掺杂在不久的将来的协同效应，并将探讨进一步改善阴极界面界面相互作用的可能性。