鋰硫(Li-S)電池能否真正應(yīng)用，與揭開多硫化鋰(LiPSs)的演化反應(yīng)直接相關(guān)。按照這一思路，設(shè)計具有同步緩解LiPSs穿梭和促進(jìn)硫轉(zhuǎn)化功能的促進(jìn)劑至關(guān)重要。

西南科技大學(xué)宋英澤、中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院張煒、四川大學(xué)蔡文龍等提出了一個一體化的”氮平衡”策略，即通過調(diào)節(jié)局部氮演化行為來構(gòu)建一個高活性的Ni-N-C系統(tǒng)，以實現(xiàn)高能Li-S軟包電池。

圖1. 用于最大化Ni-N-C體系電催化活性的一體化“氮平衡”示意

局部氮平衡導(dǎo)致了鎳配位構(gòu)型、鎳原子負(fù)載、氮空位缺陷、活性氮和電子傳導(dǎo)性的同時優(yōu)化，從而形成了明顯不同于傳統(tǒng)鎳單原子催化劑（SAC）的活性Ni-N-C系統(tǒng)。受益于最大化的電催化活性，Ni-N-C系統(tǒng)在放電和充電過程中分別有效地引發(fā)了Li₂S的成核和分解反應(yīng)。

圖2. 用于硫轉(zhuǎn)化反應(yīng)的Ni-N-C電催化劑的電催化活性分析

因此，即使在高硫負(fù)載和90°折角的條件下，Li-S軟包電池也能獲得良好的放電容量和循環(huán)穩(wěn)定性。令人印象深刻的是，一個0.5Ah級的Li-S軟包電池也成功實現(xiàn)了405.1 Wh kg^-1的顯著能量密度。總體而言，這項工作為實用的鋰硫電池提供了一種有效的電催化劑活性提升策略，從而緩解了電池的實際能量與未來電力需求之間的差距。

圖3. 軟包Li-S電池性能

Nitrogen Balance on Ni–N–C Promotor for High-Energy Lithium-Sulfur Pouch Cells. Advanced Science 2022. DOI: 10.1002/advs.202204027