近日，内蒙古民族大学刘景海教授团队联合清华大学张跃钢教授团队，在国际顶级期刊InfoMat（IF=22.3）发表题为“Kinetic activation of interfacial Li2S via zirconia membrane reactor confinement catalysis for high-performance lithium/sulfur batteries”的研究论文。
锂硫电池在储能领域因其高理论比容量和能量密度而备受关注，但硫还原/析出反应（SRR/SER）过程中Li₂S缓慢且不可逆的沉积与溶解动力学，严重限制了快充和高倍率性能。针对这一瓶颈，研究团队设计了由ZrO₂/氮掺杂碳纳米纤维（ZONC）构成的氧化锆膜反应器（ZMR），通过限域催化实现Li₂S界面的高效可逆转化。
结合电化学测试、原位X射线衍射与密度泛函理论（DFT）计算，团队系统揭示了ZMR的界面催化机制及Li₂S活化路径，阐明了其在提升倍率性能与循环稳定性方面的作用机理。研究表明，ZMR置于正极侧，锂硫电池在0.1C下实现1460.8 mAh g⁻¹的初始比容量（硫利用率约87.2%），在5C高倍率下仍可保持931.4 mAh g⁻¹，并在3C条件下循环200周后容量保持率达91.0%。
在高硫载量条件下（12.0 mg cm⁻²），采用“三明治”构型模块（ZMR-S-ZMR）构筑的纽扣电池在0.1C下实现8.6 mAh cm⁻²的面容量，循环90周后容量保持率高达94.2%，展现出在长寿命与高能量密度储能器件中的应用潜力。
文章链接：http://doi.org/10.1002/inf2.70056
Lei Ji, Jiayi Xue, Yuxin Dang, Quan Zhuang, Daotong Yang, Minxun Jia, Tong Wu, Yingying Zhang, Jinghai Liu, Yuegang Zhang, Kinetic Activation of Interfacial Li2S via Zirconia Membrane Reactor Confinement Catalysis for High-Performance Lithium/Sulfur Batteries,InfoMat. 2025,e70056. DOI: 10.1002/inf2.70056.
