近日，我校轻工化工学院刘全兵教授课题组在国际知名期刊《Advanced Materials》发表研究成果。团队构筑了具有高曲率尖端和硒化梯度外层的空心海胆状NiCo₂O₄₋ₓSeₓ框架，将空间电场效应与电子结构调控相结合，实现了锂硫电池中多硫化物富集、连续转化和Li₂S可控沉积的空间协同，为高性能锂硫电池功能隔膜设计提供了新思路。

锂硫电池具有高理论能量密度和硫资源丰富等优势，但可溶性锂多硫化物的无序扩散与穿梭，以及绝缘Li₂S在界面的快速堆积，会造成活性物质损失、界面钝化和容量衰减。传统策略多聚焦于增强吸附或提高单一活性位点的催化能力，难以统筹多硫化物从富集、硫链断裂到最终沉积的多阶段反应需求。

课题组利用高曲率尖端产生局部电场聚焦，驱动多硫化物和Li⁺沿势能梯度向尖端区域优先富集并启动转化；硒化梯度层通过调节Co位点电子填充和d带位置，增强Co-S相互作用并削弱S-S键，促进硫链持续断裂；靠近骨架的内层则为Li₂S提供更合适的成核环境。深度剖析XPS和3D ToF-SIMS显示，长链多硫化物主要在外层富集并逐步转化，Li₂S更倾向在内侧沉积，实现了“外层富集与转化、内层成核与沉积”的空间分工。

在该协同机制作用下，材料对多硫化物的吸附率达到99.6%。电池在0.1 C下获得1415 mAh g⁻¹的放电比容量，在10 C下仍可输出471 mAh g⁻¹；1 C循环500圈后保持约693 mAh g⁻¹。软包电池在0.1 C下稳定循环，多个软包电池串联后可稳定驱动无人机。该工作表明，空间电场与梯度界面协同能够把复杂的多步硫还原反应转化为可控的方向性过程，为高倍率、长寿命锂硫电池的设计提供了新的研究路径。

广东工业大学为论文第一完成单位。硕士生梁浩深和博士生黄文治为论文共同第一作者，轻工化工学院石凯祥副教授、刘全兵教授为论文通讯作者。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.74084