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構建同時具有高面積硫負載、充分的硫利用、有效的多硫化物抑制、快速的離子擴散等特性的鋰硫電池正極材料仍然是一個重大挑戰。

圖1. 材料制備及表征

溫州大學王舜、陳錫安等提出了一種內部調控策略，以制備獨特的核桃狀蛋黃-殼碳花@碳納米球（WSYCS）作為硫宿主。研究顯示，內部碳花、合適的空腔和外部碳層能有效分散絕緣硫，調節體積膨脹，限制多硫化物，從而提高鋰硫電池的性能。有限元模擬方法還證實了增強的Li⁺擴散和Li-S反應動力學。更重要的是，通過電紡絲方法將WSYCS2接枝到碳纖維（CF）上，形成串聯WSYCS2@CF三維薄膜，可作為自支撐電極的硫宿主。

圖2.?硫儲存和電化學性能分析

結果，在硫負載為13.4 mg cm^?2的情況下，相應的電池具有極高的面容量15.5 mAh cm^?2。特別是，柔性鋰硫軟包電池還可以以相對較高的1C倍率在800次循環中提供8.1 mAh cm^?2的高面容量和65%的優異容量保持率，對應539 Wh kg^?1和591 Wh L^?1的能量密度。該工作不僅為厚碳/硫電極的研制提供了指導，而且對實用鋰硫電池的開發也起到了推動作用。

圖3.?高硫負載下電池性能

Tandem Carbon Hollow Spheres with Tailored Inner Structure as Sulfur Immobilization for Superior Lithium–Sulfur Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202310301

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溫大王舜/陳錫安AFM：核桃狀蛋黃-殼碳花@碳納米球用于高性能鋰硫電池

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