邵国胜/王卓/刘金平ACS Nano：低E/S比、高S负载锂硫电池的多功能硫主体

低电解液/硫比（E/S）是促进锂硫电池（LSB）获得理想能量密度的关键因素。然而，它会导致多个问题，包括在循环和储存过程中的强烈“穿梭效应”，以及硫的利用率有限等。

在此，郑州大学邵国胜教授、王卓副教授及武汉理工大学刘金平教授等人为了同时解决上述两个问题，以TiO₂（TO）和NaOH为原料在碳布上制备了Na₂Ti₆O₁₃（NTO）阵列作为多功能主体，以在低E/S条件下同时实现长循环稳定性、持久性和高硫利用率。

在这样的结构中，来自暴露的Ti和Na阳离子的协同共吸附位点确保了NTO促进多硫化物（PS）快速转化为不溶性硫化物，并能够强吸附含硫物质。在放电-充电循环和延长存储过程中可以有效抑制电解液中PSs的积累，从而确保LSBs的循环和保质期。

图1. Li₂S_n吸附能DFT计算

此外，直接生长在3D碳布上的阵列结构对电解液具有良好的润湿能力，并提供优化的传输路线，从而增强了低E/S下的有效电化学过程。

由于这些优势，使用这种正极的LSBs能够在超过4 mg cm^-2的硫负载量以及5:1的低E/S下表现出高硫利用率、稳定的循环性能和优异的保质期。这项工作表明，具有协同多离子吸附位点的阵列材料是LSB的有希望的宿主。

图2. TO/S和NTO/S正极的电化学性能对比

Array-Structured Double-Ion Cooperative Adsorption Sites as Multifunctional Sulfur Hosts for Lithium-Sulfur Batteries with Low Electrolyte/Sulfur Ratio, ACS Nano 2021. DOI: 10.1021/acsnano.1c05536

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邵国胜/王卓/刘金平ACS Nano：低E/S比、高S负载锂硫电池的多功能硫主体

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