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鋰-硫電池具有高理論放電容量(1675 mAh g^-1)、成本低、硫的環(huán)境相容性的優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是新型儲(chǔ)能器件最具前途的候選電池之一。然而，鋰-硫電池受到嚴(yán)重的遲緩氧化還原動(dòng)力學(xué)和多硫化鋰的梭效應(yīng)(LIPSs)的阻礙。

滑鐵盧大學(xué)陳忠偉、華南師范大學(xué)王新和河北工業(yè)大學(xué)張永光等人通過原位模板導(dǎo)向聚合成功設(shè)計(jì)了一種新型兩性離子納米結(jié)構(gòu)的CNTCMP，作為可充電的多功能鋰-硫電池電催化劑。

陳忠偉/王新/張永光AM: 兩性離子非晶共軛微/介孔聚合物組裝納米觸手作為鋰硫電池的高效催化劑

其中一種新型共軛微/介孔聚合物(ST-CMP)，它可以均勻地包裹在碳上，而納米管(CNT)作為組裝的納米觸手，作為鋰-硫電池的高效硫電催化劑。在這種復(fù)合材料中，交聯(lián)的CNT導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)顯著改善了活性材料的電子轉(zhuǎn)移和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。

此外，ST-CMP組裝的納米觸手可防止ST-CMP的重新堆疊或聚集，有利于ST-CMP上活性位點(diǎn)的暴露，以實(shí)現(xiàn)有效的LiPS化學(xué)相互作用。ST-CMP中豐富的聚合物兩性離子具有均勻分布的正極化N原子和負(fù)極化O原子，不僅可以全面調(diào)控LiPSs的吸附，同時(shí)還可以加速LiPSs的催化轉(zhuǎn)化，呈現(xiàn)令人欽佩的氧化還原反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。

憑借這些優(yōu)點(diǎn)，獲得的S/ST-CMP@CNT復(fù)合材料具有1307 mAh g^-1的高初始比容量，在1 C下循環(huán)500次后，每循環(huán)具有0.047%的超低容量衰減率，在開發(fā)具有良好性能的鋰-硫電池方面顯示出巨大的潛力。

綜上所述，縱橫交錯(cuò)的CNT導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)作為錨定ST-CMP的襯底物，提高了電子/離子的電導(dǎo)率，防止了CMP的再堆積或聚集。此外，獨(dú)特的聚合物兩性離子確保ST-CMP具有令人欽佩的LiPSs吸附和快速的催化轉(zhuǎn)化，為加速鋰-硫電化學(xué)提供了增強(qiáng)的硫氧化還原反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。

更重要的是，S/ST-CMP@CNT電極在高負(fù)載配置下仍可以提供5.6 mAh cm^-2的高容量，這為先進(jìn)的儲(chǔ)能系統(tǒng)提供了很大的發(fā)展前景。

Design Zwitterionic Amorphous Conjugated Micro-/Mesoporous Polymer Assembled Nanotentacle as Highly Efficient Sulfur Electrocatalyst for Lithium-Sulfur Batteries. Advanced Energy Materials, 2021.DOI:10.1002/aenm.202101926

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