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鋰硫（Li-S）電池的電化學性能受到緩慢的硫氧化還原動力學和多硫化鋰（LiPSs）的穿梭效應的嚴重阻礙。

浙江大學潘洪革、復旦大學吳仁兵等首次通過簡便的雙金屬沸石咪唑酯骨架-L-模板策略將Co納米粒子和單原子Zn同時注入到N摻雜多孔碳納米片接枝的CNT中，來催化Li-S電池中的多硫化物轉化過程。

圖1 Co/SA-Zn@NC/CNTs的制備及表征

在這種集成的復合電催化劑中，Co納米粒子與原子Zn-N₄之間的強相互作用有利于電荷再分布以減少反應勢壘，從而大大加速LiPSs（Li₂S_n?Li₂S）的雙向液固轉化動力學。具有大表面積的多孔碳納米片在整個碳層中提供了一個高度可及的活性位點，并適應巨大的體積變化，而從納米片表面原位突出的碳納米管不僅阻礙了它們的聚集，而且確保了快速的電子/離子轉移途徑。

圖2 S@Co/SA-Zn@NC/CNTs的電化學性能

得益于協同效應，采用Co/SA-Zn@NC/CNTs基硫正極的Li-S電池在0.2 C時表現出1302 mAh g^-1的高可逆容量，并且在1 C下的800 次循環具有每循環0.033%的低容量衰減率。此外，在0.2 C和5.1 mg cm^-2的硫負載下，仍可以實現4.5 mAh cm^-2的高面積容量。這項工作可能為設計用于Li-S電池的高性能硫基正極提供新的見解。

圖3 動力學研究

Implanting Single Zn Atoms Coupled with Metallic Co Nanoparticles into Porous Carbon Nanosheets Grafted with Carbon Nanotubes for High-Performance Lithium-Sulfur Batteries. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202200424

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潘洪革/吳仁兵AFM：雙催化劑助力高性能鋰硫電池800次循環！

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