王星辉/官操Nano Lett.：MOF衍生的双功能Co0.85Se纳米颗粒实现高性能锂硫电池

锂硫电池具有成本低、理论能量密度高的优势，但存在多硫化锂（LiPSs）的穿梭效应和硫氧化还原动力学缓慢的问题。

福州大学王星辉、西北工业大学官操等通过简便的溶液法和硒化-碳化处理，成功地设计并制备了金属-有机骨架衍生的 Co_0.85Se纳米颗粒，该纳米颗粒嵌入在柔性碳布上的氮掺杂碳纳米片阵列（Co_0.85Se/NC）中，以用作硫正极的自支撑载体。

王星辉/官操Nano Lett.：MOF衍生的双功能Co0.85Se纳米颗粒实现高性能锂硫电池

当用作硫正极的主体时，设计的Co_0.85Se/NC表现出突出的优势。具体而言，互连的三维多孔氮掺杂碳网络可以促进电子和离子传输，并为LiPSs的转化提供足够的空间。同时，Co_0.85Se纳米粒子不仅作为化学吸附位点锚定LiPSs，而且可作为电催化剂加速LiPSs快速转化的氧化还原动力学。

图1 Co_0.85Se/NC的制备及形貌表征

因此，通过物理限制、化学吸附和与LiPSs催化相互作用的组合，开发的正极结构即使在高电流密度下也显示出高比容量。

特别值得注意的是，改性锂硫电池在1C倍率下可稳定循环400次，容量衰减率低至每个循环约0.04%，平均库仑效率为98.95%，并在 0.1、1 和 3C 的电流密度下分别提供 1361、1001和810 mAh g^-1的高放电比容量。这项工作为具有高能量密度的高性能锂硫电池提供了一种有效的设计策略。

图2 锂硫电池电化学性能

MOF-Derived Bifunctional Co0.85Se Nanoparticles Embedded in N-Doped Carbon Nanosheet Arrays as Efficient Sulfur Hosts for Lithium–Sulfur Batteries. Nano Letters 2021. DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c02037

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