我校杨植/蔡冬团队在国际顶级期刊Nature Communications发表学术论文

锂硫电池因其高能量密度已成为高性能储能领域最热门的研究方向之一。虽然可溶性LiPS中间产物的形成是实现锂硫化学高比能的关键，但这些溶解的物种同时也是电池失效的主要原因。尤其是在锂硫电池的实际应用中（低液硫比和高硫载量），高浓度的LiPS会显著增加电解液粘度，导致离子扩散能力有限和硫氧化还原反应动力学迟缓。缓慢的动力学加剧了极化，并恶化了倍率性能。更关键的是，由于缺乏对LiPS的详细理解（特别是其本征状态、电子结构和溶剂化行为），阻碍了对其转化和沉积过程的精确控制。这导致迄今为止报道的大多数电催化剂表现出不理想的电化学性能。因此，迫切需要有效的策略从根本上理解LiPS，并在贫电解液条件下调控其转化动力学。

近日，我校杨植教授、蔡冬副教授联合南科大韩松柏教授、东莞理工涂浩然博士在国际顶级期刊Nature Communications上发表题为“Chiral LiPS–LiTFSI Dimers Enabling Biomimetic Electrocatalysis in Lithium||Sulfur Batteries”的文章。采用DFT计算以及NMR、Raman、旋光等一系列测试首次发现了手性LiPS-LiTFSI二聚体的生成。在此基础上，受天然酶通过其活性位点内氨基酸的空间和手性排列实现精准的选择性启发，将手性组氨酸和Cu金属中心引入MOF-808骨架中，构筑了手性仿生催化剂（MOF-L(D)-His-Cu）。通过一系列原位和非原位光谱分析以及从头算分子动力学AIMD模拟，发现MOF-L-His-Cu催化剂与L-Li₂S₆-LiTFSI二聚体底物之间的手性匹配提高了界面动力学并促进了LiPS转化。结果表明，具有MOF-L-His-Cu仿生催化剂的锂硫软包电池实现了优异的电化学性能。本研究不仅深化了对LiPS与LiTFSI间配位结构的理解，也为在贫电解液条件下调控锂硫电池动力学的仿生催化剂设计提供了重要启示。

图1. 手性Li₂S₆-LiTFSI二聚体的示意图。

相关研究结果发表于近期的《Nature Communications》（DOI: 10.1038/s41467-026-72638-8），ok138太阳集团为第一通讯单位，OK138太阳集团2022级博士生东洋洋为第一作者，我校杨植教授、蔡冬副教授和南方科技大学韩松柏教授、东莞理工学院涂浩然博士为该论文共同通讯作者，相关工作受到国家自然科学基金（22309136、22109119、51972238）、浙江省自然科学基金(LQ22B030003)、深圳市固态电池重点实验室（SYSPG20241211173726011）、ok138太阳集团博士创新基金（3162023001002）、浙江省新苗人才计划（2024R429B042）等项目的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-72638-8

作者：杨植/蔡冬团队

一审：李佳函

二审：温正灿

三审：雷云祥