中空納米結(jié)構(gòu)主體是實現(xiàn)高硫負載、快速電荷轉(zhuǎn)移和顯著抑制多硫化鋰(LiPSs)在鋰硫(Li-S)電池中穿梭的重要支架。然而，開發(fā)高效的中空主體以提高中空室中聚集硫的利用和轉(zhuǎn)化率仍然是一項長期挑戰(zhàn)。

三峽大學(xué)楊學(xué)林、西安理工大學(xué)李喜飛等首次報道了通過簡便的濕化學(xué)方法和隨后的后退火處理可控地制備中空N摻雜碳納米立方體限制的超薄花瓣狀異質(zhì)結(jié)構(gòu)ZnS/SnS₂納米片（ZnS/SnS₂@NC）以作為先進的硫主體。

圖1 ZnS/SnS₂@NC主體的合成過程

這種ZnS/SnS₂@NC復(fù)合材料具有幾個明顯的優(yōu)勢：

a)定制的中空結(jié)構(gòu)可以提供足夠的空間裝載硫，同時減輕循環(huán)過程中硫的體積波動；

b)具有高活性比表面積的花瓣狀ZnS/SnS₂異質(zhì)結(jié)構(gòu)不僅可以與硫緊密接觸以提高其利用率，還可以增強結(jié)合LiPS并加速其轉(zhuǎn)化的有效吸附位點；

c)外部N摻雜碳納米盒能夠在空間上限制和化學(xué)捕獲LiPS，以減輕穿梭效應(yīng)；

d)獨特的核殼主體構(gòu)建了高局部導(dǎo)電性和綜合導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，以促進電子傳輸和氧化還原動力學(xué)。

圖2 復(fù)合正極的電化學(xué)評價

得益于獨特的結(jié)構(gòu)和成分，所得S@ZnS/SnS₂@NC正極在0.2 C下表現(xiàn)出1294 mAh g^-1的容量、1.0 C下循環(huán)500次中每循環(huán)0.016%的超低容量衰減，以及在0.5 C (5.9 mg cm_-2)時4.77 mAh cm^-2的高面積容量。

此外，作者利用EIS進一步研究了S@ZnS/SnS₂@NC正極在不同硫負載下的性能演變，為探索進一步優(yōu)化其性能的可行策略提供了有益指導(dǎo)。總之，這項工作為設(shè)計具有出色調(diào)節(jié)Li-S電池中LiPSs能力的中空納米結(jié)構(gòu)主體提供了新的見解。

圖3 各種主體的表征

Confining ZnS/SnS2 Ultrathin Heterostructured Nanosheets in Hollow N-Doped Carbon Nanocubes as Novel Sulfur Host for Advanced Li-S Batteries. Small 2022. DOI: 10.1002/smll.202107727