理論容量高達(dá)1166mAhg-1的硫化鋰材料，是其它過(guò)渡金屬氧化物和磷酸鹽的數(shù)量倍；在脫鋰充電過(guò)程中發(fā)生的體積收縮能夠?yàn)楹罄m(xù)的嵌鋰放電反應(yīng)提供空間，保護(hù)電極結(jié)構(gòu)不受破壞；其可與非鋰金屬負(fù)極材料(如硅、錫等)組裝電池，有效避免鋰枝晶形成等問(wèn)題所帶來(lái)的隱患，是鋰枝晶形成等問(wèn)題所帶來(lái)的隱患。但是，由于材料中電子/離子導(dǎo)電率低，中間產(chǎn)物多硫化物在電解液中的溶解穿梭效應(yīng)，限制了其在鋰硫電池中的實(shí)際應(yīng)用。

為了提高鋰硫電池的容量利用率和循環(huán)壽命，研究人員經(jīng)常要把硫填充到具有高比表面和高導(dǎo)電性的多孔材料(例如：碳納米管，多孔碳，石墨烯和碳纖維等)中。

前人研究發(fā)現(xiàn)，在氧化石墨烯上引入氮摻雜官能團(tuán)，不僅能有效降低多硫化合物在電解液中的溶解，而且能優(yōu)化沉積過(guò)程中多硫化物的分布(NanoLetters,2014,14,4821–4827)。為進(jìn)一步提高Li2S的容量利用率，提高Li2S的循環(huán)壽命，本研究小組采用現(xiàn)場(chǎng)表征技術(shù)，研究了Li2S的溶解及再沉積機(jī)理，提出將Li2S的電壓調(diào)節(jié)至3.8V，然后通過(guò)控制電壓(1.7~2.4V)和均勻再沉積。另外，本研究還通過(guò)在氮化前的氧化石墨烯表面包覆葡萄糖，有效提高了石墨烯的折皺率和彎曲率，從而為多硫化物提供了更多的加載點(diǎn)；采用氨水和高溫氨氣熱處理的方法，使氮摻雜提高到12.2%；該高氮摻雜石墨烯材料不僅具有高導(dǎo)電性，其表面氮官能團(tuán)更能有效減少多硫化物的溶解，優(yōu)化Li2S的均勻分布。用這一高氮摻雜石墨烯-Li2S復(fù)合正極材料制備的鋰硫電池，經(jīng)循環(huán)2000圈(1C)循環(huán)后仍能保持318mAhg-1(以硫元素重量折算為457mAhg-1),3000圈(2C)循環(huán)后仍能保持256mAhg-1(按硫元素重量折算為457mAhg-1)，是迄今為止報(bào)道的長(zhǎng)循環(huán)壽命。