温大/郑大AFM：高性能硫宿主，每循环衰减低至0.004%！

2023年10月10日上午9:58 • 顶刊解读

合理设计硫宿主以有效限制多硫化锂（LiPS）并加速迟缓的硫动力学，仍然是锂硫电池（LSB）的一个主要挑战。

温州大学王舜、陈锡安、郑州大学周震等开发了一种简单的策略，将单个Mo-N₄原子引入N掺杂的碳纳米花基体（Mo-N-CNF）作为硫正极宿主材料来实现高性能的LSB。

图1. 材料制备及表征

具体而言，通过简单的水热法和退火制备了锚定有N₄配位单原子Mo的氮掺杂的碳纳米花（Mo-N-CNF），以作为Li-S电池硫正极的宿主。正如实验调查和密度函数理论计算所证明的那样，这些碳纳米花不仅稳定了孤立的单个Mo原子，而且还确保了在电化学过程中电子和离子的快速传输。另外，定制的单Mo原子-碳基体作为硫宿主提供了LiPS的平衡物理和化学吸附以及快速的硫氧化还原动力学。

图2. 锂硫电池性能

因此，所得的Mo-N-CNF具有较高的含硫量（>72 wt.%），表现出较高的比容量（0.2 C时为1248 mAh g^-1）和出色的倍率能力（5 C时为715 mAh g^-1）。更重要的是，在面负载为5.1 mg cm^-2下，在400次循环中的容量衰减率低至0.004%，实现了出色的循环性能。

总之，这项工作展示了一种可行的策略，即采用具有高暴露位点的单原子碳材料作为LiPS的多重捕获器和硫氧化动力学的有效加速器，以实现具有增强电化学性能的下一代锂硫电池。

图3. 对LiPS的吸附和催化

Single Mo–N4 Atomic Sites Anchored on N-doped Carbon Nanoflowers as Sulfur Host with Multiple Immobilization and Catalytic Effects for High-Performance Lithium–Sulfur Batteries. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202204458

温大/郑大AFM：高性能硫宿主，每循环衰减低至0.004%！

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