锂硫（Li-S）电池是最有前途的下一代储能技术之一。硫/多硫化锂与硫化锂之间的有效相互转化是Li-S电池性能的决定因素。

近日，扬州大学倪鲁彬报道了成功合成了一种独特的管中管CNT线型缺硫MoS₂纳米结构，其中嵌入了Co原子簇作为Li−S电池中多硫化物的高效调节剂。

文章要点

1）研究人员首先采用静电纺丝法制备了CNT/PAN复合材料。然后，在CNT/PAN复合材料上生长CoS_x保护层，通过在硫代乙酰胺（TAA）溶液中对醋酸钴氢氧化物进行硫化处理来保持其结构完整性。接着，在CNT/PAN/CoS_x复合材料上生长MoS₂纳米片，并用简易的水热方法同时去除PAN。将CNT/MoS₂/CoS_x复合材料在Ar/H₂气氛中煅烧，得到结晶质量较高的缺硫MoS₂纳米片，同时CoS_x在退火过程中被还原成金属Co团簇。

2）研究发现，将多壁碳纳米管（MWCNTs）包裹在金属Co团簇的中空多孔缺硫MoS₂纳米管中，不仅可以加速电子传递，通过物理/化学吸附限制多硫化锂的溶解，而且可以催化多硫化物氧化还原反应动力学。基于密度泛函理论(DFT)计算、原位光谱技术和各种电化学研究，研究人员首次深入研究了CNT/MoS₂-Co纳米复合材料在Li−S电池中的催化作用。

3）实验结果显示，CNT/MoS₂-Co复合正极材料表现出非常显著的倍率性能（5.0C下，容量达到641 mAh g⁻¹）和优异的循环稳定性（5.0C下容量衰减率为0.050%）。更重要的是，CNT/MoS₂-Co管中管式纳米结构在0.2 C（4.0 mg cm⁻²）下具有650 mAh g-1的优异比容量。

参考文献

Zhiyuan Ma, et al, Embedding Cobalt Atom Clusters in CNT-Wired MoS₂ Tube-in-Tube Nanostructures with Enhanced Sulfur Immobilization and Catalyzation for Li–S Batteries, Small 2021

DOI: 10.1002/smll.202102710

https://doi.org/10.1002/smll.202102710