杨学林/李喜飞Small：多功能中空硫主体实现锂硫电池500次稳定循环！

中空纳米结构主体是实现高硫负载、快速电荷转移和显著抑制多硫化锂(LiPSs)在锂硫(Li-S)电池中穿梭的重要支架。然而，开发高效的中空主体以提高中空室中聚集硫的利用和转化率仍然是一项长期挑战。

三峡大学杨学林、西安理工大学李喜飞等首次报道了通过简便的湿化学方法和随后的后退火处理可控地制备中空N掺杂碳纳米立方体限制的超薄花瓣状异质结构ZnS/SnS₂纳米片（ZnS/SnS₂@NC）以作为先进的硫主体。

图1 ZnS/SnS₂@NC主体的合成过程

这种ZnS/SnS₂@NC复合材料具有几个明显的优势：

a)定制的中空结构可以提供足够的空间装载硫，同时减轻循环过程中硫的体积波动；

b)具有高活性比表面积的花瓣状ZnS/SnS₂异质结构不仅可以与硫紧密接触以提高其利用率，还可以增强结合LiPS并加速其转化的有效吸附位点；

c)外部N掺杂碳纳米盒能够在空间上限制和化学捕获LiPS，以减轻穿梭效应；

d)独特的核壳主体构建了高局部导电性和综合导电网络，以促进电子传输和氧化还原动力学。

图2 复合正极的电化学评价

得益于独特的结构和成分，所得S@ZnS/SnS₂@NC正极在0.2 C下表现出1294 mAh g^-1的容量、1.0 C下循环500次中每循环0.016%的超低容量衰减，以及在0.5 C (5.9 mg cm_-2)时4.77 mAh cm^-2的高面积容量。

此外，作者利用EIS进一步研究了S@ZnS/SnS₂@NC正极在不同硫负载下的性能演变，为探索进一步优化其性能的可行策略提供了有益指导。总之，这项工作为设计具有出色调节Li-S电池中LiPSs能力的中空纳米结构主体提供了新的见解。

图3 各种主体的表征

Confining ZnS/SnS2 Ultrathin Heterostructured Nanosheets in Hollow N-Doped Carbon Nanocubes as Novel Sulfur Host for Advanced Li-S Batteries. Small 2022. DOI: 10.1002/smll.202107727