孙靖宇/李亚运ACS Nano：单原子Co-Nx分散体植入的双功能纤维骨架助力长寿命锂硫全电池

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孙靖宇/李亚运ACS Nano：单原子Co-Nx分散体植入的双功能纤维骨架助力长寿命锂硫全电池
尽管锂硫（Li-S）电池长期以来一直被视为下一代储能装置，但负极侧猖獗的枝晶生长和正极侧缓慢的氧化还原动力学极大地阻碍了它们的实际应用。
苏州大学孙靖宇、深圳大学李亚运等人设计了一种植入单原子Co-Nx分散体的双功能纤维骨架作为先进改性剂，以实现两个电极的同时调节。
单原子Co-Nx位点的合理整合可以将纤维状碳骨架从疏锂转变为亲锂，有助于缓解锂负极的枝晶形成。同时，Co-Nx物种的良好电催化活性提供了轻质特征，有效地加快了硫电化学的双向转化动力学，从而抑制了多硫化物穿梭。
此外，相互连接的多孔骨架赋予整个骨架良好的机械强度和快速的电子/离子传输。
孙靖宇/李亚运ACS Nano：单原子Co-Nx分散体植入的双功能纤维骨架助力长寿命锂硫全电池
图1  Co-PCNF 的合成和表征
受益于原子分散的Co-Nx位点和三维导电网络之间的协同效应，构建的S/Co-PCNF|| Co-PCNF@Li全电池可在3.5 mg cm –2硫负载和0.2 C 下循环600次，平均每次循环容量衰减仅为 0.082%。
即使在6.9 mg cm-2的硫负载下，全电池在0.1 C 下的面积容量也能达到7.15 mAh cm –2。这项工作可能有利于利用单原子介体开发切实可行的Li-S电池。
孙靖宇/李亚运ACS Nano：单原子Co-Nx分散体植入的双功能纤维骨架助力长寿命锂硫全电池
图2 S/Co-PCNF||Co-PCNF@Li全电池的电化学性能
A Dual-Functional Fibrous Skeleton Implanted with Single-Atomic Co–Nx Dispersions for Longevous Li–S Full Batteries. ACS Nano 2021. DOI: 10.1021/acsnano.1c04642

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