尽管锂-有机硫（Li-OS）电池具有高理论比容量，但其开发仍遇到一些实际挑战，包括在实际条件下寿命不令人满意和活性材料利用率低等。

近日，得克萨斯大学奥斯汀分校Arumugam Manthiram选择了理论容量为672 mA·h·g^-1的二异丙基黄原酸多硫化物(DIXPS)为模型有机硫化合物，以研究在低氮磷比和贫电解质体系的实际条件下运行Li-OS电池的实际可行性。

文章要点

1）为了大大减少锂的量并提高有机硫化物的利用率，研究人员将一种用Fe₃N纳米颗粒修饰的精心设计的独立碳海绵（C@Fe₃N）引入到Li-OS电池中。研究发现，具有优异亲锂性能的C@Fe₃N引导均匀的锂沉积，并原位形成稳定的固体电解质界面(SEI)层，抑制枝晶形成。此外，C@Fe₃N可以催化DIXPS的转化，从而在贫电解质条件下显著提高活性材料的利用率。

2）得益于优异的亲锂特性，C@Fe₃N在对称电池中实现了超过9000小时的显著循环寿命，在10 mA cm^-2的高电流密度和10 mAh cm^-2的高面积容量下具有仅47 mV的极低过电位。

3）令人印象深刻的是，在13 mg·cm^-2的高负载、2的低N/P比和贫电解质条件(E/S = 3 μL·mg^-1)下，C@Fe₃N的协同效应使得Li-OS全电池在1000次循环后具有非常稳定的循环性能。

这项工作为实现有机硫电池的实际可行性铺平了道路。此外，对C@Fe₃N在锂有机硫电池中的基本认识和在实际必要条件下收集的电化学结果的深入讨论可以为开发实用的锂-有机硫电池提供新的见解和机会。

参考文献

Jiarui He, et al, Highly Efficient Organosulfur and Lithium-Metal Hosts Enabled by C@Fe₃N Sponge, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202216267

DOI: 10.1002/anie.202216267

https://doi.org/10.1002/anie.202216267