多硫化鋰（LiPSs）緩慢的轉(zhuǎn)化動力學(xué)和穿梭行為嚴重影響了鋰硫（Li-S）電池的實際應(yīng)用。

圖1 材料制備及作用示意

華中科技大學(xué)王得麗等以沸石四唑酸框架（ZTF）為前驅(qū)體，通過熱解吸附工藝在中空納米片組裝碳花（Ni-NC）上構(gòu)建了鎳單原子。研究顯示，精細組裝的三維碳花具有顯著增強的電子傳導(dǎo)性、減少的離子擴散途徑以及豐富的單個鎳位點，可用于LiPSs的吸附和轉(zhuǎn)化。此外，中空結(jié)構(gòu)的大比表面積提供了廣闊的活性界面，并增強了電解液的潤濕性。因此，Ni-NC建立了一個高效的功能分離層，可加速氧化還原動力學(xué)，并有效抑制LiPSs的穿梭。

圖2 對LiPSs的吸附和催化

得益于上述優(yōu)勢，采用Ni-NC改性隔膜的Li-S電池在1 C條件下的初始容量為 1167 mAh g^-1，700次循環(huán)中的容量衰減率低至每次循環(huán)0.033%。此外，即使硫負載高達6.17 mg cm^-2，Li-S電池在0.1C條件下也能實現(xiàn)5.17 mAh cm^-2的高面容量，并且在300次循環(huán)中具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。總體而言，這項研究為開發(fā)高性能鋰硫電池提供了一種簡便的催化劑設(shè)計策略。

圖3 Li-S電池電化學(xué)性能

Ni Single Atoms on Hollow Nanosheet Assembled Carbon Flowers Optimizing Polysulfides Conversion for Li?S Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202305991