鋰硫(Li-S)電池能否真正應(yīng)用，與揭開多硫化鋰(LiPSs)的演化反應(yīng)直接相關(guān)。按照這一思路，設(shè)計(jì)具有同步緩解LiPSs穿梭和促進(jìn)硫轉(zhuǎn)化功能的促進(jìn)劑至關(guān)重要。

西南科技大學(xué)宋英澤、中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院張煒、四川大學(xué)蔡文龍等提出了一個(gè)一體化的”氮平衡”策略，即通過(guò)調(diào)節(jié)局部氮演化行為來(lái)構(gòu)建一個(gè)高活性的Ni-N-C系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)高能Li-S軟包電池。

圖1. 用于最大化Ni-N-C體系電催化活性的一體化“氮平衡”示意

局部氮平衡導(dǎo)致了鎳配位構(gòu)型、鎳原子負(fù)載、氮空位缺陷、活性氮和電子傳導(dǎo)性的同時(shí)優(yōu)化，從而形成了明顯不同于傳統(tǒng)鎳單原子催化劑（SAC）的活性Ni-N-C系統(tǒng)。受益于最大化的電催化活性，Ni-N-C系統(tǒng)在放電和充電過(guò)程中分別有效地引發(fā)了Li₂S的成核和分解反應(yīng)。

圖2. 用于硫轉(zhuǎn)化反應(yīng)的Ni-N-C電催化劑的電催化活性分析

因此，即使在高硫負(fù)載和90°折角的條件下，Li-S軟包電池也能獲得良好的放電容量和循環(huán)穩(wěn)定性。令人印象深刻的是，一個(gè)0.5Ah級(jí)的Li-S軟包電池也成功實(shí)現(xiàn)了405.1 Wh kg^-1的顯著能量密度。總體而言，這項(xiàng)工作為實(shí)用的鋰硫電池提供了一種有效的電催化劑活性提升策略，從而緩解了電池的實(shí)際能量與未來(lái)電力需求之間的差距。

圖3. 軟包Li-S電池性能

Nitrogen Balance on Ni–N–C Promotor for High-Energy Lithium-Sulfur Pouch Cells. Advanced Science 2022. DOI: 10.1002/advs.202204027