溶解的多硫化物向负极迁移并沉积在负极上的穿梭效应通常导致锂硫（Li-S）电池的往返效率低和循环寿命短等问题。

近日，澳大利亚悉尼科技大学汪国秀教授，Jinqiang Zhang，燕山大学邵光杰教授报道了合理设计了一种嵌钴的氮掺杂中空碳微球（Co@N-HCMSs）多功能硫主体用于Li-S电池。

文章要点

1）Co@N-HCMSs具有较大的比表面积和独特的梯度多孔壳结构。具有层次化孔隙率的碳壳为保留多硫化物提供了坚固的物理屏障，同时，Li⁺能够进行有效扩散。密度泛函理论（DFT）计算结果表明，包裹的Co纳米颗粒有利于N掺杂碳对多硫化物的吸附，并增强了硫的氧化还原动力学。

2）实验结果显示，所开发的S/Co@N-HCMSs正极具有独特的物理约束、极强的化学亲和力和快速的催化转化，因此即使在90.5 wt%的高硫负载量下也表现出优异的电化学性能。此外，S/Co@N-HCMSs正极在5.1 mg cm^-2的高硫负载量下，具有5 mAh cm^-2的面积容量。

这项工作为设计具有高硫负载量的锂硫电池多功能正极材料提供了一种极有效策略。

参考文献

Li Su, Jinqiang Zhang, Yi Chen, Wu Yang, Jing Wang, Zhipeng Ma, Guangjie Shao and Guoxiu Wang, Cobalt-Embedded Hierarchically-Porous Hollow Carbon Microspheres as Multifunctional Confined Reactors  for  High-Loading  Li-S  Batteries, Nano  Energy, (2020)

DOI：10.1016/j.nanoen.2021.105981

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.105981