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鋰硫電池具有成本低、理論能量密度高的優(yōu)勢(shì)，但存在多硫化鋰（LiPSs）的穿梭效應(yīng)和硫氧化還原動(dòng)力學(xué)緩慢的問題。

福州大學(xué)王星輝、西北工業(yè)大學(xué)官操等通過簡(jiǎn)便的溶液法和硒化-碳化處理，成功地設(shè)計(jì)并制備了金屬-有機(jī)骨架衍生的 Co_0.85Se納米顆粒，該納米顆粒嵌入在柔性碳布上的氮摻雜碳納米片陣列（Co_0.85Se/NC）中，以用作硫正極的自支撐載體。

王星輝/官操Nano Lett.：MOF衍生的雙功能Co0.85Se納米顆粒實(shí)現(xiàn)高性能鋰硫電池

當(dāng)用作硫正極的主體時(shí)，設(shè)計(jì)的Co_0.85Se/NC表現(xiàn)出突出的優(yōu)勢(shì)。具體而言，互連的三維多孔氮摻雜碳網(wǎng)絡(luò)可以促進(jìn)電子和離子傳輸，并為L(zhǎng)iPSs的轉(zhuǎn)化提供足夠的空間。同時(shí)，Co_0.85Se納米粒子不僅作為化學(xué)吸附位點(diǎn)錨定LiPSs，而且可作為電催化劑加速LiPSs快速轉(zhuǎn)化的氧化還原動(dòng)力學(xué)。

圖1 Co_0.85Se/NC的制備及形貌表征

因此，通過物理限制、化學(xué)吸附和與LiPSs催化相互作用的組合，開發(fā)的正極結(jié)構(gòu)即使在高電流密度下也顯示出高比容量。

特別值得注意的是，改性鋰硫電池在1C倍率下可穩(wěn)定循環(huán)400次，容量衰減率低至每個(gè)循環(huán)約0.04%，平均庫侖效率為98.95%，并在 0.1、1 和 3C 的電流密度下分別提供 1361、1001和810 mAh g^-1的高放電比容量。這項(xiàng)工作為具有高能量密度的高性能鋰硫電池提供了一種有效的設(shè)計(jì)策略。

圖2 鋰硫電池電化學(xué)性能

MOF-Derived Bifunctional Co0.85Se Nanoparticles Embedded in N-Doped Carbon Nanosheet Arrays as Efficient Sulfur Hosts for Lithium–Sulfur Batteries. Nano Letters 2021. DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c02037

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王星輝/官操Nano Lett.：MOF衍生的雙功能Co0.85Se納米顆粒實(shí)現(xiàn)高性能鋰硫電池

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