潘洪革/吴仁兵AFM：双催化剂助力高性能锂硫电池800次循环！

锂硫（Li-S）电池的电化学性能受到缓慢的硫氧化还原动力学和多硫化锂（LiPSs）的穿梭效应的严重阻碍。

浙江大学潘洪革、复旦大学吴仁兵等首次通过简便的双金属沸石咪唑酯骨架-L-模板策略将Co纳米粒子和单原子Zn同时注入到N掺杂多孔碳纳米片接枝的CNT中，来催化Li-S电池中的多硫化物转化过程。

图1 Co/SA-Zn@NC/CNTs的制备及表征

在这种集成的复合电催化剂中，Co纳米粒子与原子Zn-N₄之间的强相互作用有利于电荷再分布以减少反应势垒，从而大大加速LiPSs（Li₂S_n↔Li₂S）的双向液固转化动力学。具有大表面积的多孔碳纳米片在整个碳层中提供了一个高度可及的活性位点，并适应巨大的体积变化，而从纳米片表面原位突出的碳纳米管不仅阻碍了它们的聚集，而且确保了快速的电子/离子转移途径。

图2 S@Co/SA-Zn@NC/CNTs的电化学性能

得益于协同效应，采用Co/SA-Zn@NC/CNTs基硫正极的Li-S电池在0.2 C时表现出1302 mAh g^-1的高可逆容量，并且在1 C下的800 次循环具有每循环0.033%的低容量衰减率。此外，在0.2 C和5.1 mg cm^-2的硫负载下，仍可以实现4.5 mAh cm^-2的高面积容量。这项工作可能为设计用于Li-S电池的高性能硫基正极提供新的见解。

图3 动力学研究

Implanting Single Zn Atoms Coupled with Metallic Co Nanoparticles into Porous Carbon Nanosheets Grafted with Carbon Nanotubes for High-Performance Lithium-Sulfur Batteries. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202200424

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