抑制中间多硫化物的溶解和加速中间多硫化物的转化动力学是锂硫（Li-S）电池在较宽温度范围内实际应用的关键。
近日，为解决这一问题，复旦大学车仁超教授，方方教授报道了创新性地提出了一种在双层掺氮碳基体（ZnAC-CM@CL）中构建由化学锚定的锌原子团簇组成的硫主体的原子工程策略。
文章要点
1）研究人员通过碳化-退火盐酸多巴胺（PDA）包裹的沸石咪唑骨架（ZIF-8）模板，然后在混合酸性溶液中进行刻蚀反应，合成了一种新型的具有层次化核壳结构的特殊主体。硫基质的组成是由N掺杂的多孔碳层(CL)包覆锌原子团簇(ZnAC)，镶嵌在中空N掺杂的多孔碳基体(CM)中。经过升华的硫渗透过程，新的主体转变为由注入到主体中的硫组成的ZnAC-CM@CL@S。
2）实验结果显示，所制备的ZnAC-CM@CL@S在电解质/硫比（E/S比）为5.5μL mg−1时，0.2 C下的放电容量高达1451 mAh g−1，5 C下循环1200次（衰减率为0.021%）容量后仍保持749 mAh g−1。值得注意的是，在-25 °C的低温下，0.2 C时的可逆容量保持在627 mAh g−1。
3）结合电子全息（EH）和几何相分析（GPA）分析，研究人员发现，ZnAC-CM@CL优异的性能得益于极性N掺杂的多层碳基体和原子应变诱导的内周期电荷场的协同作用，大大提高了对中间多硫化物的锚定和转化能力。更重要的是，这种相互作用还使强耦合正极在面硫负载量达到7.34 mgcm−2时，仍达到8.71mAh cm−2的高比容量。
这一原子水平的工程策略有望为高性能硫主体的设计提供新的见解。
参考文献
Handing Liu , Ziliang Chen , Lin Zhou , Han Man , Qingwen Zeng , Ke Pei , Guanyu Chen , Qinchao Wang , Yun Song , Xunlu Li , Yongning Zhou , Fang Fang , Jizi Liu , Dalin Sun , Renchao Che , Probing the Atomic Interaction between Zinc Clusters and Defective Carbon in Promoting the Wide Temperature Applications of Lithium-Sulfur Battery, Energy Storage
Materials (2021)
DOI：10.1016/j.ensm.2021.06.040
https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.06.040
