鋰硫電池新突破！具備高能量密度等特征

　　鋰硫電池由于高的理論容量和能量密度以及硫的低成本和環境友好等優勢被視為最有應用前景的高容量存儲體系之一。然而，Li-S電池的商業化應用仍面臨著固體硫化物的絕緣性，可溶性多硫化物的穿梭效應以及充放電過程硫的體積變化大等挑戰。這些問題通常導致硫的利用率低，循環壽命差，甚至一系列安全問題。如何在高含硫和高載硫條件下同時實現鋰硫電池高的質量容量、面容量、體積容量以及長循環壽命，已成為當前研究的熱點之一。

　　高重力、同位和體積容量以及長壽命是緊湊空間中鋰硫 （Li-S） 電池應用的關鍵指標。硫磺宿主材料在實際部署中起著舉足輕重的作用。在此，一種由氮、銅焦多孔碳（NBC）上的鈷博里德（CoB）組成的新型異質結構納米片，通過熔融鹽輔助策略構建，使用ZIF-67封裝ZIF-8作為前體進行報道。CoB/NBC-S電極受益于二元硫化物CoB和多孔NBC之間的強內部電子相互作用，在超長1500周期中表現出出色的循環穩定性，平均容量低0.013%，高速為5攝氏度。 值得注意的是，高硫含量為82wt%的電極和5.8毫克厘米的高硫負荷+2提供 1309 mA h g 的重力能力+1，均容量為7.59 mA h cm+2，體積容量為1355 mA h cm+3在 0.1 C.良好的電化學性能可與所報告納米片硫陰極中的最先進的性能相媲美。本研究為金屬博里德異構納米片的設計提供了新的方法，實現了Li-S電池的能量密度和壽命。

　　在國家自然科學基金（21975259, 21673241）、國家重點研發計劃（2019YFA0210403）和中科院戰略重點研究計劃（XDB20000000）的資助下，中科院福建物構所結構化學國家重點實驗室王瑞虎課題組利用ZIF-67包覆的ZIF-8作為前驅體，通過界面工程和形貌設計，構筑了一類異質結納米片（CoB/NBC）作為硫的主體材料。該異質結組份間的電子相互作用誘導了界面間電荷的重新分布，有效促進了電子/離子的傳輸和多硫化物轉化。CoB中的B和Co原子都能夠鍵合多硫化物，表現出雙親硫特性，提高了原子利用效應。CoB/NBC的高導電性和催化效應能夠促進多硫化物的氧化還原動力學，誘導Li2S的均勻沉積。CoB/NBC-S正極在高含硫和高載硫條件下，取得1309 mA h g-1的質量容量、7.59 mA h cm-2的面容量和1355 mA h cm-3的體積容量。該研究成果發表在Advanced Materials（Adv. Mater. 2021, 2102338, DOI: 10.1002/adma.202102338），第一作者是博士生李忠林。

　　CoB/NBC異質結納米片的合成示意圖