高重量、高面积和高体积容量以及长寿命是锂硫（Li-S）电池在紧凑空间应用的关键指标。其中，硫基质材料在Li-S电池的实际应用中起着举足轻重的作用。分子筛咪唑骨架（ZIF）是制备杂原子掺杂的多孔碳结构或含金属复合材料的一种极有前景的前驱体。最近有报道发现，ZIF可以通过熔盐辅助溶解-生长策略转化为二维石墨烯状碳纳米片。因此，如果在共晶盐和ZIF体系中引入B源，碳纳米片可以诱导释放出的金属离子发生反应。
基于此，中科院福建物构所王瑞虎研究员报道了以ZIF-67包裹的ZIF-8分子筛为前驱体，采用熔盐辅助法制备了一种新型的N、B共掺杂多孔碳表面硼化钴（CoB）构成的异质结纳米片（NBC）。
文章要点
1）CoB/NbC纳米片的强界面电子效应和二元亲硫吸附不仅提高了多硫化物的吸附能力和硫的利用效率，而且增加了硫复合材料的堆积密度，从而提高了电极的能量密度。
2）实验结果显示，CoB/NbC-S电极具有良好的循环稳定性，在5 C的高倍率下，超长1500次循环的平均容量衰减率仅为0.013%。值得注意的是，在0.1 C下，82 wt%的高硫含量且高硫负载量为5.8 mg cm−2的电极实现了1309 mA h g−1的重量容量，7.59 mA h cm−2的面容量，以及容积1355 mA h cm−3的体积容量。出色的电化学性能可以与已报道的纳米片硫正极的最先进水平相媲美。
本研究为实现用于高能量密度和长寿命Li-S电池的异质金属硼化物纳米片的设计提供了新的方法。
参考文献
Zhonglin Li, et al, The Interfacial Electronic Engineering in Binary Sulfiphilic Cobalt Boride Heterostructure Nanosheets for Upgrading Energy Density and Longevity of Lithium-Sulfur Batteries, Adv. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adma.202102338
https://doi.org/10.1002/adma.202102338
