王永刚/徐杰AFM：在-50℃至70℃超宽温范围内运行的锂硫电池

锂硫（Li-S）电池具有超高的理论能量密度，因此备受关注。然而，由于多硫化物穿梭效应的加剧和反应动力学的迟缓，其在宽温度范围内的应用仍然受到阻碍。

图1 材料制备及作用示意

复旦大学王永刚、安徽工业大学徐杰等通过直接碳化金属有机框架/碳纳米管（MOF/CNT）复合材料，设计了一种由锚定在碳纳米管上的镍纳米颗粒（Ni@C/CNT）组成的纳米复合电催化剂，然后，将这种电催化剂涂覆在商用隔膜上，作为Li-S电池的多硫化物捕集器和动力学加速器。

在这一设计中，Ni@C/CNT电催化剂的特点是超细镍纳米颗粒分布均匀，这些颗粒来自具有有序金属位点的MOF前体，有利于多硫化物在低温下的转化和多硫化物在高温下的化学吸附。

图2 对多硫化物的吸附和催化

因此，基于Ni@C/CNT改性隔膜的Li-S电池可在-50℃至70℃的宽温度范围内稳定循环。在室温下，它们还能在高硫负载（9.0 mg cm⁻²）条件下表现出优异的性能，并在静置48小时后表现出2.59%的超低自放电容量衰减。这些充满希望的结果可为具有宽工作温度能力的Li-S电池的先进设计提供指导。

图3 Li-S电池的宽温性能

Operating Lithium–Sulfur Batteries in an Ultrawide Temperature Range from ‒50 °C to 70 °C. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202304433

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王永刚/徐杰AFM：在-50℃至70℃超宽温范围内运行的锂硫电池

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