摘要：锂硫电池具有理论能量密度高等优势,被认为是最有前景的一类新型二次电池.硫正极存在硫和硫化锂的导电性差、可溶性多硫化物的扩散/穿梭、循环过程中硫的体积膨胀以及氧化还原过程慢等问题,严重制约着电池的活性和循环稳定性.设计“蛋黄-蛋壳”结构纳米反应器应用于锂硫电池正极,可通过调控其“蛋黄”、“蛋壳”和“空腔”结构缓解充放电过程中电极的体积变化,为离子/电子输运提供快速通道,强化对多硫化物的吸附和催化转换作用等,进而提高电极的活性和循环性能,有利于推进锂硫电池的商业化进程.本文总结了“蛋黄-蛋壳”结构纳米反应器的设计和调控策略,包括单核-单壳、单核-多壳、多核-单壳以及多核-多壳等,并结合锂硫电池的工作特点和目前应用存在的问题,对未来发展前景进行了展望.

摘要：采用杂化的密度泛函理论,研究了以吡嗪并[2,3-g]喹喔啉(PQ)为电子受体,以噻吩(Th)、吡咯(Py)、噻吩并[3,2-b]噻吩(TT)分别为电子供体的3种D-A型共轭聚合物的几何结构和电子性质。研究发现,D-A型共轭聚合物分子中,电子供体与受体相互作用导致的分子性质变化集中通过聚合链上桥键的性质体现出来。电子密度拓扑分析表明,以Py为电子供体的聚合物分子中形成了分子内氢键,分子内氢键的形成使相邻供体与受体结构单元间的桥键缩短,π-电子离域增强,能隙降低。能带结构、能带宽度、载流子有效质量分析表明,所设计的3种D-A共轭聚合物中,以Py为电子供体的聚合物(p-PQ-Py)能隙最窄(0.58 eV),能带较宽,载流子有效质量小,可能是潜在的导电聚合物材料。

摘要：“蛋黄蛋壳”结构纳米材料,具有易于调控的“蛋黄”、“蛋壳”和“空腔”结构,可视作“纳米反应器”,在催化、储能等领域表现出显著的应用潜力。尤其在电化学能源存储和转换方面,该结构纳米电极具有大的比表面积和独特的核壳结构,在充放电过程中可缓解电极的体积变化,提供快速的离子/电子输运通道,强化中间产物的吸附和提升转换反应效率等,能显著提高电极稳定性、倍率性能和循环性能,是一类较为理想的电极材料。本文针对“蛋黄蛋壳”结构纳米电极在锂/钠离子电池、锂硫电池等新兴二次电池领域的实际应用,总结了具有该结构纳米电极的设计与合成策略,包括:模板法、奥斯特瓦尔德熟化、电化学置换、克肯达尔效应等,评述了各种策略的优缺点以及电极材料的应用进展,最后对该类材料在锂/钠体系及锂硫电池二次电池方面的研究与应用前景进行了展望。