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鋰硫（Li-S）電池因其超高的能量密度而受到學術界和工業界的極大關注。然而，包括鋰枝晶形成、多硫化物穿梭和硫反應動力學遲緩在內的技術挑戰限制了它們的循環壽命、倍率能力和平均容量，尤其是在高硫負載的情況下。

圖1.?配位工程策略示意

北京化工大學黃雅欽等設計了一種基于富氮石墨氮化碳（g-C₃N₅）的配位工程策略，以有效應對硫正極和鋰負極方面的挑戰。具體而言，這項工作在負極上應用了一層新型富含N的石墨氮化碳（g-C₃N₅），其中的三配位N原子與Li⁺具有很強的親和力，可引導鋰沉積并有效抑制枝晶的形成。

此外，在正極上施加一層具有高活性雙配位N空位和氰基N原子的缺陷g-C₃N₅），其顯著吸附多硫化物并催化可逆轉化，以及Li₂S的成核和溶解，從而在高硫負載下抑制多硫化物穿梭和提高動力學。

圖2.?動力學研究

因此，這種基于g-C₃N₅的配位工程策略使鋰硫電池在4 C的高電流密度下，在400次循環中表現出高穩定性和低容量衰減率（每循環0.03%），并使鋰硫軟包電池在9.02 mg cm^?2的高硫負載下表現出11.69 mAh cm^?2的高面容量，從而證明了鋰硫電池在實際應用中的可行性。

圖3.?鋰硫電池性能

Coordination Engineering Based on Graphitic Carbon Nitrides for Long-Life and High-Capacity Lithium-Sulfur Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202313112

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?北化工黃雅欽AFM：基于石墨碳氮化物的配位工程助力長壽命高容量鋰硫電池

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