福大王星辉&西工大官操Nano Lett.：MOF衍生Co0.85Se/氮掺杂碳硫主体-锂硫电池

通讯作者：王星辉；官操

通讯单位：福州大学；西北工业大学

锂硫电池具有成本低和理论能量密度高的优点，但存在多硫化锂的穿梭效应和硫氧化还原动力学缓慢的问题。

因此，西北工业大学官操教授和福州大学王星辉教授合作通过简便的溶液法和硒化-碳化处理，成功地设计并制备了金属有机骨架衍生的Co0.85Se纳米颗粒被嵌入在柔性碳布上的氮掺杂碳纳米片阵列（Co0.85Se/NC），作为硫正极的自支撑主体表现出突出的优点。相关工作以“MOF-Derived Bifunctional Co0.85Se Nanoparticles Embedded in N-Doped Carbon Nanosheet Arrays as Efficient Sulfur Hosts for Lithium-Sulfur Batteries”为题发表在Nano Letters上。

图1. (a)Co0.85Se/NC的制造过程示意图。(b-d)CC@Co-MOF和(e-g)CC@Co0.85Se/NC的SEM。

要点1. Co0.85Se/NC的互连三维多孔氮掺杂碳网络可以促进电子和离子转移动力学，并为LiPS的转化提供足够的空间。嵌入的Co0.85Se纳米粒子不仅作为化学吸附位点锚定LiPSs，而且作为电催化剂加速LiPS快速转化的氧化还原动力学。

要点2. 通过物理限制、化学吸附和与LiPS的催化相互作用的组合，开发的阴极结构即使在高电流密度下也显示出高比容量。在0.1、1和3C的电流密度下提供1361、1001和810mAh g-1的高放电比容量。

要点3. Co0.85Se/NC-S正极可以在1C下保持稳定的循环性能达400次，容量衰减率低至每个循环约0.04%，平均库仑效率为98.95%。这项工作为具有高能量密度的高性能锂硫电池提供了一种有效的设计策略。

图2.(a)CC-S、CC/NC-S和Co0.85Se/NC-S的CV曲线。(b)CC-S、CC/NC-S和Co0.85Se/NC-S的倍率性能。(c)Co0.85Se/NC-S的GDC。(d)CC-S、CC/NC-S和Co0.85Se/NC-S在开路电压(OCV)下的EIS曲线。(e)CC-S、CC/NC-S和Co0.85Se/NC-S在1C下的长期循环性能。

图3.(a)Co0.85Se/NC-S的初始四个CV曲线。(b)CC、CC/NC和Co0.85Se/NC对称电池在含有和不含0.6 M Li2S6的电解质中在50 mV s-1的扫描速率下的CV曲线。(c)具有CC、CC/NC和Co0.85Se/NC的Li2S6溶液的紫外-可见光谱。插图：Li2S6溶液与CC、CC/NC和Co0.85Se/NC接触3小时后的照片。(d-f)CC、CC/NC和Co0.85Se/NC对称电池在含有和不含0.6 M Li2S6的电解质中，扫描速率分别为0.5 mV s-1时的CV曲线。在Li2S8/四甘醇二甲醚溶液中，分别在(d) CC、(e)CC/NC和(f)Co0.85Se/NC上的2.05 V恒电位放电曲线。

链接：

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c02037