锂硫（Li-S）电池中硫的绝缘性、缓慢的电化学动力学、体积变化大等缺点，严重阻碍了其实际应用，导致在大电流密度下的容量衰减以及较差的循环稳定性。
近日，上海交通大学胡晓斌副教授报道了开发了一种封装S的三维（3D）铝光子晶体（APC@S）复合材料，并作为Li-S电池无粘结剂正极材料。
文章要点
1）研究人员首先将聚苯乙烯（PS）微球自组装到钨箔上形成PS模板。粒径约为316 nm的单分散PS微球以紧密堆积、有序的六方结构排列。然后在离子液体中通过电沉积将金属铝填充到PS蛋白石模板的空隙中。在电沉积过程中，无数的Al离子不断渗透到球体之间的空隙中，并被原位还原。通过煅烧将蛋白石模板完全去除后，得到了“气球”有序、铝壁互连的APC。最后通过简单的熔融扩散法将硫注入APC的结构孔中，形成APC@S复合材料。
2）3D APC@S正极在0.5 C时的容量为1517.8 mAh g−1，在2 C循环1,500次后仍保持712.7 mAh g−1，每次循环的衰减率为0.02%。即使在5C的高倍率下，1000次循环后的可逆容量仍能保持在680.7 mAh g−1，容量保持率为74.8%。此外，组装的软包锂硫电池还具有高的可逆容量和稳定的循环性能。
3）APC@S优异的电化学性能归功于其三维层次化的连续多孔结构和高导电性的铝壁，可以有效地捕获多硫化物，限制循环过程中的体积膨胀，加速电子/离子转移。
这种高导电性的金属正极在储能器件中具有广阔的应用前景。
参考文献
Jiajia Xiao, et al, Ultra-high conductive 3D aluminum photonic crystal as sulfur immobilizer for high-performance lithium-sulfur batteries, Nano Res., 2021
DOI: 10.1007/s12274-021-3423-y
https://doi.org/10.1007/s12274-021-3423-y
