近日，我院林紫锋、代春龙团队在新型高能量密度锂铜双离子电池研究方面取得重要进展。相关研究成果以“High-voltage sulfur electrochemistry enabled by copper-ion mediation in non-aqueous batteries” 为题，发表于能源领域国际顶级期刊Joule。

传统锂硫电池因多硫化物溶解穿梭效应、电极反应动力学缓慢以及工作电压偏低等问题，长期制约其实际应用。针对上述关键瓶颈，该研究从电荷载流子层面重新设计硫正极反应机制，实现了对传统硫电池体系的根本性突破。研究发现，在有机电解液中以铜离子替代传统碱金属离子作为载流子，可诱导形成难溶且导电的铜硫化物中间产物，从而在本征上抑制多硫化物溶解穿梭，并显著提升硫的氧化还原电位。该体系中硫正极的反应电位提升超过 1.2 V，在构建的锂–硫混合全电池中实现了稳定的 3.3 V 放电平台，创下目前硫基电池体系中的最高值。

得益于导电铜硫化物中间相的形成，该电池体系同时表现出优异的反应动力学和循环稳定性。所构建的锂–硫混合全电池在保持高工作电压的同时，实现了高达 980 Wh kg−1的能量密度，展现出良好的应用潜力。该工作还系统揭示了铜离子介导硫电化学反应的多步转化机理，为后续硫基储能体系的设计提供了重要理论依据。

图1. 铜离子介导硫电池优势

该论文通讯作者为四川大学材料学院林紫锋研究员、代春龙副研究员和四川大学物理学院胡琳钰副研究员，第一作者为四川大学材料学院硕士研究生丁钰。四川大学材料学院为论文第一完成单位。

该研究工作得到国家自然科学基金、四川省自然科学基金和中央高校基本科研业务费专项资金资助。

文章链接：https://www.cell.com/joule/abstract/S2542-4351(25)00449-0