​华科王得丽AFM：镍单原子修饰的碳纳米花增强锂硫电池的多硫化物转化

多硫化锂（LiPSs）缓慢的转化动力学和穿梭行为严重影响了锂硫（Li-S）电池的实际应用。

图1 材料制备及作用示意

华中科技大学王得丽等以沸石四唑酸框架（ZTF）为前驱体，通过热解吸附工艺在中空纳米片组装碳花（Ni-NC）上构建了镍单原子。研究显示，精细组装的三维碳花具有显著增强的电子传导性、减少的离子扩散途径以及丰富的单个镍位点，可用于LiPSs的吸附和转化。此外，中空结构的大比表面积提供了广阔的活性界面，并增强了电解液的润湿性。因此，Ni-NC建立了一个高效的功能分离层，可加速氧化还原动力学，并有效抑制LiPSs的穿梭。

图2 对LiPSs的吸附和催化

得益于上述优势，采用Ni-NC改性隔膜的Li-S电池在1 C条件下的初始容量为 1167 mAh g^-1，700次循环中的容量衰减率低至每次循环0.033%。此外，即使硫负载高达6.17 mg cm^-2，Li-S电池在0.1C条件下也能实现5.17 mAh cm^-2的高面容量，并且在300次循环中具有优异的循环稳定性。总体而言，这项研究为开发高性能锂硫电池提供了一种简便的催化剂设计策略。

图3 Li-S电池电化学性能

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