鋰離子電池已經被廣泛應用于可移動電子設備中。近年來，由于電動汽車和智能電網的興起，傳統鋰離子電池的能量密度已經不能滿足人們的需求。越來越多的科研工作者開始尋找和研究高能量密度的電極材料。其中，硫作為目前比容量最高的鋰離子電池正極材料，具有生產成本低廉，毒性低，容量高和能量密度高的優點，引起了鋰電工作者們極大的研究興趣。然而，鋰硫電池也面對著三個無法防止的挑戰：（1）硫的電導率很低，極大的降低了鋰硫電池的功率密度和硫的利用率；（2）多硫化物中間體的溶解和不可逆反應導致了鋰硫電池的容量衰減；（3）硫在嵌鋰和脫鋰過程中引起的較大的體積變化會破壞硫電極結構的完整性，并導致容量衰減。針對這三個挑戰，馬里蘭大學王春生教授課題組進行了深入而細致的研究，顯著地提高了硫電極的循環穩定性和倍率性能。

在目前提高硫電極電化學性能的各種方法中，碳包覆被認為是最有效的方法之一。同時，碳材料生產成本低廉，電導率高，而且可以抑制多硫化物的溶解和克服體積膨脹引起的結構破壞。然而，僅僅依靠物理的包覆很難防止多硫化物的溶解和實現較長的循環穩定性。為了進一步解決這些問題，首次使用了含氧的碳材料來抑制多硫化物的溶解和副反應。碳材料中的含氧基團能和硫形成化學鍵，從而穩定硫電極。該含氧的碳硫復合物在鋰離子電池中能穩定循環2000次，并保持平均每周充放電循環容量損失僅為0.0045%。這代表了目前穩定性最好的碳硫復合物正極材料之一。在研究過程中，該團隊發現，在開始的幾個循環周期將碳硫復合物嵌鋰到0.6伏能顯著提高電池的可逆容量。這是由于深度嵌鋰能活化原本沒有電化學活性的硫，使被硫氧鍵穩定的硫出現電化學活性。該含氧的碳硫復合物在鈉硫電池中也表現出優異的電化學性能。因此，該成果表明含氧基團穩定的碳硫復合物是非常有應用潛力的鋰離子電池和鈉電池正極材料。