針對以上問題，中國科學院上海硅酸鹽研究所王家成研究員和馬汝廣副研究員等采用可控硫化方法，對石墨烯（G）包覆的氧化鈷納米顆粒進行摻雜，得到了具有優(yōu)異儲鋰性能的CoOS0.1@G負極材料。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Small（DOI:10.1002/smll.202003643）上。硫摻雜的氧化鈷納米顆粒由小顆粒堆積成球形，且硫原子進入氧化鈷的晶格取代氧原子，而外部被石墨烯包裹。該結(jié)構(gòu)在增加體系導電性的同時，有利于抑制電極材料在充放電過程中的體積膨脹。而且，長期循環(huán)過程中電極析出的硫會被牢牢吸附在石墨烯上，避免了多硫化物穿梭效應(yīng)。以上特點均證明了材料在結(jié)構(gòu)設(shè)計上的優(yōu)勢。作為鋰離子電池負極材料，CoOS0.1@G 表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性（0.5 A/g 電流密度下循環(huán)400圈后仍保持1573 mAh/g 的比容量）和出色的倍率性能（在5 A/g 的電流密度下仍保持627 mAh/g 的比容量）。該工作進一步采用密度泛函理論（DFT）、有限元模擬（FEA）和鋰離子遷移動力學分析系統(tǒng)研究了CoOS0.1@G電極在充放電過程中的電化學行為，證明了硫化摻雜后氧化鈷具有更快的鋰離子遷移速率，更高的贗電容貢獻量和更穩(wěn)定的電極結(jié)構(gòu)。這種調(diào)控電極材料組分和電子結(jié)構(gòu)的改性策略為鋰離子電池負極材料的進一步發(fā)展提供了新思路。