近日，能源材料与器件研究所李君涛教授课题组在Li-S电池正极材料研究方面取得新进展，研究成果以“Customizing Multifunctional Sulfur Host Materials Via a General Anion-Exchange Process with Metal–Organic Solid”为题在线发表在国际期刊《Advanced Functional Materials》上。

负载有固体过渡金属化合物的碳骨架用于正极硫宿主可以整合二者的结构和组成优点。然而，在大多数现有的碳/金属组合中，金属基组分通常以高度离散的纳米粒子、团簇甚至单原子性质散布在碳载体上，当这些分散的活性金属基组分被一些多硫化物占据时，在放电过程中，多硫化物仍可通过分散颗粒的间隙泄漏到电解液中，影响Li-S电池性能。针对上述问题，环球360游戏网址李君涛教授课题组通过灵活调控金属-有机酸固体化合物的阴离子交换过程，合成了结构类似、组分灵活可调C-NiCoPi、C-Ni₂Co、C-NiCoPi@C-Ni₂Co等一系列多孔单层或多层的负载有不同金属固体化合物的碳纳米壳。与单层的C-NiCoPi或C-Ni₂Co相比，双层样品C-NiCoPi@C-Ni₂Co作为硫载体时，集成了不同组分和结构的综合优点。特别地，其中三维多孔NiCoPi 包覆层相比于分散态的纳米颗粒在吸附、截留、催化多硫化物上具有独特结构优势。S@C–NiCoPi@C–Ni₂Co电极 在 0.1 C 下显示出 1237 mAh g^–1的初始比容量，并在100 圈循环后保持在1010 mAhg^–1；在 0.5 C 时，其放电比容量在第一次循环高达 1038 mAh g^-1，并在 500 圈循环后保持高达 86% 的容量保持率。

图1：三种材料合成路线示意图：a)C–NiCoPi, b) C–Ni2Co, c) C–NiCoPi@C–Ni2Co

该工作由2019级硕士梁倩和2018级硕士陈健德共同完成，通讯作者为李君涛教授和周尧副教授。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202104513

(图/文 能源材料与器件研究所)