由于较高的理论比能和天然的硫含量，锂硫（Li-S）电池是锂离子电池的诱人替代品。Li-S袋式电池的实际比能量和循环寿命受到薄硫电极，大量电解液和锂金属降解的严重限制。

有鉴于此，香港科技大学Tianshou Zhao教授，美国阿贡国家实验室Khalil Amine，Gui-Liang Xu报道了一种正极设计概念，以实现具有高性能的Li-S袋式电池。

文章要点

1）该正极由均匀嵌入的ZnS纳米颗粒和Co–N–C单原子催化剂（SAC）组成，可在高度定向的大孔主体内形成双端结合（DEB）位点，进而在循环过程中有效固定并催化转化多硫化物中间体，从而消除了穿梭效应和锂金属腐蚀。而有序的大孔通过在催化剂，导电载体和电解质之间形成足够的三相边界来增强高硫负载下的离子传输。这种设计可防止形成惰性硫（死硫）。

2）实验结果显示，该正极结构在高硫负荷和稀薄电解质工作下的袋式电池中显示优异的性能。只有100%锂过剩的1-A-h级袋式电池可以提供的电池比能量超过300 W h kg^-1，在80个循环中的库仑效率超过 95％。

研究工作缩小了Li-S电池理论上的高比能与实际电池之间的差距。

Zhao, C., Xu, GL., Yu, Z. et al. A high-energy and long-cycling lithium–sulfur pouch cell via a macroporous catalytic cathode with double-end binding sites. Nat. Nanotechnol. (2020).

DOI：10.1038/s41565-020-00797-w

https://doi.org/10.1038/s41565-020-00797-w