锂电池是满足清洁能源和电动汽车大规模使用的关键储能设备。其中，具有多电子反应的Li-S电池由于其极高的理论能量密度（2600 Wh kg⁻¹）而备受关注。Li-S电池因其高比能密度和低成本的原材料而被认为是下一代能源存储系统的有希望候选者。然而，Li-S电池的实际应用受到多硫化物穿梭效应、S和Li₂S/Li₂S₂电化学产物的绝缘等缺点的严重限制。在此，北京大学潘锋教授课题组通过掺杂氮并整合高度分散的钴催化剂，开发了一种由葡萄糖吸附的金属-有机框架衍生的多孔碳纳米笼，作为硫正极的宿主。这种宿主结构结合了已报道的积极作用，包括高电导率，高硫负载，有效的应力释放，快速的锂离子动力学，快速的界面电荷传输，Li₂Sn的快速氧化还原以及强的物理/化学吸收，实现了长循环寿命（Li-S电池在1 C下500个循环内的容量保持率为86％）和高倍率性能（在5 C下为600 mAh g^-1）。通过实验和密度泛函理论计算相结合的方法，证明了钴团簇在很大程度上改善了锂的扩散动力学，增强了基体结构中多硫化物的吸收和转化能力。

Rui Wang, Jinlong Yang, Xin Chen, Yan Zhao, Wenguang Zhao, Guoyu Qian, Shunning Li, Yinguo Xiao, Hao Chen, Yusheng Ye, Guangmin Zhou, Feng Pan. Highly Dispersed Cobalt Clusters in Nitrogen-Doped Porous Carbon Enable Multiple Effects for High-Performance Li–S Battery. Advanced Energy Materials 2020 1903550.

DOI: 10.1002/aenm.201903550

原文链接：https://doi.org/10.1002/aenm.201903550