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孫靖宇/李亞運ACS Nano：單原子Co-Nx分散體植入的雙功能纖維骨架助力長壽命鋰硫全電池

盡管鋰硫（Li-S）電池長期以來一直被視為下一代儲能裝置，但負極側猖獗的枝晶生長和正極側緩慢的氧化還原動力學極大地阻礙了它們的實際應用。

蘇州大學孫靖宇、深圳大學李亞運等人設計了一種植入單原子Co-N_x分散體的雙功能纖維骨架作為先進改性劑，以實現兩個電極的同時調節。

單原子Co-N_x位點的合理整合可以將纖維狀碳骨架從疏鋰轉變為親鋰，有助于緩解鋰負極的枝晶形成。同時，Co-N_x物種的良好電催化活性提供了輕質特征，有效地加快了硫電化學的雙向轉化動力學，從而抑制了多硫化物穿梭。

此外，相互連接的多孔骨架賦予整個骨架良好的機械強度和快速的電子/離子傳輸。

圖1 ?Co-PCNF 的合成和表征

受益于原子分散的Co-N_x位點和三維導電網絡之間的協同效應，構建的S/Co-PCNF|| Co-PCNF@Li全電池可在3.5 mg cm^–2硫負載和0.2 C 下循環600次，平均每次循環容量衰減僅為 0.082%。

即使在6.9 mg cm^-2的硫負載下，全電池在0.1 C 下的面積容量也能達到7.15 mAh cm^–2。這項工作可能有利于利用單原子介體開發切實可行的Li-S電池。

圖2 S/Co-PCNF||Co-PCNF@Li全電池的電化學性能

A Dual-Functional Fibrous Skeleton Implanted with Single-Atomic Co–Nx Dispersions for Longevous Li–S Full Batteries. ACS Nano 2021. DOI: 10.1021/acsnano.1c04642

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