自中科院金屬研究所沈陽材料科學國家(聯(lián)合)實驗室成會明課題組發(fā)現(xiàn)了石墨烯可作為硫電極及電池隔膜的保護及導電層后，關于石墨烯鋰硫電池的研究便不斷取得了新進展。

近年來，北京科技大學數(shù)理學院王榮明教授帶領的先進物質與界面物理研究團隊在物質的界面結構調控、表征和特性研究領域開展了一系列研究工作。團隊青年教師于明鵬博士與邱宏教授等合作在新型石墨烯基鋰硫電池正極材料方面發(fā)現(xiàn)，鋰硫電池具有高理論能量密度(2600Wh/kg)，且單質硫價格低廉、環(huán)境友好的優(yōu)點，但是，如何提高活性物質硫的利用率并改善循環(huán)穩(wěn)定性等成為目前的一個主要問題，這也引起了科學界的廣泛關注。

針對上述問題，于明鵬博士與其合作者在制備N-摻雜石墨烯基礎上，采用熔融-擴散的方法獲得碳-硫復合材料，并進一步通過原子層沉積(ALD)對碳硫體系界面進行調控。獲得的N-摻雜石墨烯具有高吡啶、吡咯氮含量、大比表面積以及豐富的孔結構等優(yōu)點，大幅提高了石墨烯材料的表面化學活性。碳-硫復合材料可以通過碳材料物理吸附和N-摻雜的化學吸附對充放電過程中產(chǎn)生的多硫離子進行有效束縛，ALD改性則可進一步起到原位吸附和屏蔽作用，從而有效抑制充放電過程中的“穿梭效應”，最終得到優(yōu)異的電化學性能。作者還通過理論計算對氧化物與多硫離子的結合能力進行了深入研究。

該項研究工作已被該領域的國際頂級學術期刊《能源與環(huán)境科學》接收發(fā)表。是繼該團隊在Nature系列雜志發(fā)表論文、陳娣教授團隊在新能源領域取得新進展以來的又一項重要成果。