AEM：多功能聚合物酞菁包覆碳纳米管作为锂硫电池的高效氧化还原介体

金属酞菁（Pc）复合物由于其可调整的特性和独特的π电子结构，被认为是有前途的功能性有机材料。尽管有这些优点，聚合物金属Pc在锂硫电池（Li-S）中的应用还有待探索。

图1. 材料制备及表征

成均馆大学Ho Seok Park、香港理工大学Jeongyeon Lee等报告了一锅环化和聚合工艺，获得了新型三甘醇（TEG）功能化聚合物钴Pcs，它可以均匀地涂覆在多壁碳纳米管（MCs）的表面，形成钴Pc-MC共轭物（TCP/MCs）。

TCP/MCs具有以下五个特点，这使它们适合用于Li-S电池：

1）每个Pc中心的Co离子可作为LiPS转换的氧化还原介质，从而提高了转换反应的动力学；

2）Co周围的氮（N）原子提供电子，从而与LiPS的Li原子形成极性相互作用，这减轻了LiPS的过度溶解；

3）TEG连接物中的氧原子类似12-冠-4（一种冠醚）中的O原子，作为可以容纳锂离子的亲锂位点，从而降低锂离子的浓度梯度；

4）Pc芳香环中的电子增强了MCs中的电子迁移率；

5）TCP涂层可防止Pcs在MCs上的聚集，从而确保存在良好分散的活性金属位点。

图2. 对多硫化物的吸附及催化转化

因此，所得到的S@TCP/MC正极在0.1C时表现出1392.8 mAh g^-1的高比容量，在5.0C时表现出667.9 mAh g^-1的倍率容量，以及200次循环后861.0 mAh g^-1的高可逆容量，容量保留率为81.5%。

此外，即使在高S负载（6.6 mg cm^-2）下，S@TCP/MC正极在0.2 C时仍提供了1032 mAh g^-1的高初始容量，相当于6.83 mAh cm^-2的面容量，这证实了其在Li-S电池中的实际应用潜力。

图3. Li-S电池性能

Multifunctional Polymeric Phthalocyanine-Coated Carbon Nanotubes for Efficient Redox Mediators of Lithium–Sulfur Batteries. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202204353

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AEM：多功能聚合物酞菁包覆碳纳米管作为锂硫电池的高效氧化还原介体

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