多硫化鋰（LiPSs）緩慢的轉化動力學和穿梭行為嚴重影響了鋰硫（Li-S）電池的實際應用。

圖1 材料制備及作用示意

華中科技大學王得麗等以沸石四唑酸框架（ZTF）為前驅體，通過熱解吸附工藝在中空納米片組裝碳花（Ni-NC）上構建了鎳單原子。研究顯示，精細組裝的三維碳花具有顯著增強的電子傳導性、減少的離子擴散途徑以及豐富的單個鎳位點，可用于LiPSs的吸附和轉化。此外，中空結構的大比表面積提供了廣闊的活性界面，并增強了電解液的潤濕性。因此，Ni-NC建立了一個高效的功能分離層，可加速氧化還原動力學，并有效抑制LiPSs的穿梭。

圖2 對LiPSs的吸附和催化

得益于上述優勢，采用Ni-NC改性隔膜的Li-S電池在1 C條件下的初始容量為 1167 mAh g^-1，700次循環中的容量衰減率低至每次循環0.033%。此外，即使硫負載高達6.17 mg cm^-2，Li-S電池在0.1C條件下也能實現5.17 mAh cm^-2的高面容量，并且在300次循環中具有優異的循環穩定性。總體而言，這項研究為開發高性能鋰硫電池提供了一種簡便的催化劑設計策略。

圖3 Li-S電池電化學性能

Ni Single Atoms on Hollow Nanosheet Assembled Carbon Flowers Optimizing Polysulfides Conversion for Li?S Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202305991