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“穿梭效應”、緩慢的氧化還原動力學和短的生命周期嚴重限制了鋰硫電池的實際應用。

哈爾濱工業大學張嘉恒、劉向力等開發了N、F和B共摻雜的NFBCoFe₂O_4-x@MWCNTs，其具有離子液體（ILs）引入的富氧空位（OVs），被設計為一種有效的多功能隔膜涂層，以捕獲多硫化物并加速氧化還原動力學。

圖1 NFBCoFe₂O_4-x@MWCNTs制備及表征

在此，作者將NFBCoFe₂O_4-x@MWCNTs通過真空輔助自組裝方法涂覆在聚丙烯（PP）隔膜的表面，以抑制“穿梭效應”并加速多硫化物的氧化還原動力學。

豐富的N、F和B雜原子增強了NFBCoFe₂O_4-x@MWCNTs的多硫化物親和力，而富集的OVs進一步提高了多硫化物轉化的電催化能力。此外，涂層還可以有效促進鋰的均勻沉積，從而有助于其長循環的穩定性。

圖2 多硫化物的氧化還原反應研究

因此，基于NFBCoFe₂O_4-x@MWCNTs隔膜的電池表現出優異的電化學性能：1.0 C 在下的初始比容量高達1034 mAh g^-1，循環1000次后保持了871 mAh g^-1，平均每個循環的容量衰減僅為0.016%。

即使在8.0 mg cm^-2的高硫負載下，具有改性隔膜的電池仍可提供7.22 mAh cm^-2的高面積容量。NFBCoFe₂O_4-x@MWCNTs協同結合了豐富的共摻雜N、F和B雜原子以及富集OVs的優勢，同時實現了增強的吸附能力和催化活性，在鋰硫電池產業化過程中顯示出巨大的發展潛力。

圖3 鋰硫電池性能

Ionic-Liquid-Assisted Synthesis of N, F, and B Co-Doped CoFe2O4?x on Multiwalled Carbon Nanotubes with Enriched Oxygen Vacancies for Li–S Batteries. Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202111084

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哈工大張嘉恒/劉向力AFM：多元素摻雜及氧空位引入顯著提高鋰硫電池性能

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