自然界中多种天然生物质含有结构复杂的无机纳米材料或有机纳米材料,这些生物纳米材料的几何尺寸高度均一,且具有结构多样性的特点。其中，生物模板的高保真天然结构，为合成具有独特微观结构与形态的碳材料用于高性能储能提供了一条新途径。
在此，合肥大学梁鑫、中国科学院固体物理研究所陈斌、浙江工业大学梁初等人提出了一种新颖且简便的策略，以合成具有3D交联网络结构（CSR）的氮磷共掺杂碳亚微带。
研究显示，成功合成了Ru量子点修饰的多孔CSR衍生物（Ru@PCSR）。Ru@PCSR具有较大的比表面积、高电子与离子导电性、对多硫化锂（LiPSs）优异的吸附性能，以及对LiPSs转化的高催化活性。将Ru@PCSR设计为多功能框架引入Li₂S正极和聚丙烯（PP）隔膜中，构建出新型Ru@PCSR-Li₂S||Ru@PCSR/PP||Li金属电池，该电池在0.5 A g⁻¹的电流密度下具有960 mAh g⁻¹的高放电容量，具备出色的倍率性能，且在750次循环中展现出优异的循环稳定性。
图1. 电池的电化学性能
总之，该工作开发了一种简便的制备方法，用于制备具有3D交联网络结构的CSR。研究发现，成功制备了用于Li-S电池的Ru@PCSR。Ru@PCSR呈现出具有表面褶皱的3D多孔带状结构特征，且Ru量子点均匀嵌入并分布其中。
作为多功能主体和涂层，Ru@PCSR具有高比表面积、高电子/离子导电性、强LiPSs吸附性能以及优异的催化性能。将Ru@PCSR引入Li₂S正极和PP隔膜后，Li-S电池在0.5 A g⁻¹的电流密度下展现出960 mA h g⁻¹的高放电容量，具备出色的倍率性能，且由于动力学势垒低和LiPSs穿梭效应弱，在750次循环中表现出优异的循环稳定性。因此，该工作为合成碳亚微带提供了一种新策略，并展示了其在高能量密度Li-S电池中的实际应用。
图2. 电池性能
Ru Quantum Dots Modified Mucor‐Derived Carbon Submicroribbons for Advanced Lithium‐Sulfur Batteries, Advanced Functional Materials 2025 DOI: 10.1002/adfm.202420162