锂硫（Li-S）电池具有超高的理论能量密度，这使其成为最有前途的下一代储能技术之一。然而，由于严重的多硫化锂（LiPS）穿梭效应和低硫负荷等问题，其目前仍然难以实现大规模商业化。

近日，上海科技大学刘巍教授报道了开发了一种新的独立式S/CC@NiCo₂O₄硫正极，该正极基于3D NiCo₂O₄纳米纤维阵列涂覆的碳布（CC）。

文章要点

1）研究人员通过水热反应和退火工艺制备了CC@NiCo₂O₄复合材料。将CC浸泡在前驱体溶液中，通过水热反应在CC上生长出Ni−Co前驱体纳米纤维阵列。在化学反应中，Co²⁺、Ni²⁺离子与尿素的水解产物反应生成Ni−Co碳酸盐氢氧化物前驱体。然后将复合材料在空气中退火，得到生长在碳布上的NiCo₂O₄纳米纤维阵列（CC@NiCo₂O₄）。最后，在装入硫正极浆料后，成功地制备了S/CC@NiCo₂O₄复合正极材料。

2）在3.5 mg cm^-2的活性物质质量负载下，基于S/CC@NiCo₂O₄硫正极的Li-S电池可在0.2 C下获得1280 mAh·g^-1的高比容量、良好的倍率性能和循环稳定性。此外，通过“逐层”的策略，可以实现8.9 mAh cm⁻²的实用电池级高面容量。最后，研究人员还成功组装了一种高负载柔性Li−S软包电池。

3）出色的电化学性能主要归因于：i）NiCo₂O₄对LiPSs有很强的吸附作用，可以很好地抑制穿梭效应；ii）NiCo₂O₄可以加速LiPSs的氧化还原反应动力学，从而保证了良好的速率和循环性能；iii）CC@NiCo₂O₄的三维结构增加了反应位点，缓解了硫正极的体积变化。

这一策略为解决Li-S电池高硫负载下的穿梭问题提供了一种极有效的解决方案，将促进Li−S电池的未来发展。

参考文献

Shaojie Chen, et al, Electrocatalytic NiCo₂O₄ Nanofiber Arrays on Carbon Cloth for Flexible and High-Loading Lithium−Sulfur Batteries, Nano Lett., 2021

DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c01422

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c01422