鋁硫（Al-S）電池因其高能量和安全性而被視為前景廣闊的儲能設備。然而，鋁-硫電池中 S ? Al₂S₃ 反應動力學緩慢、壽命短等問題限制了其實際應用。

在此，復旦大學余學斌團隊通過結合吸附性銅、催化性鈷和導電氮摻雜碳基體的優點，制備雙金屬修飾氮摻雜碳（Cu1Co1@NC）材料。S@Cu1Co1@NC表現出優異的電化學性能（在1.5 A g^?1下循環320次后提供317.5 mAh g^?1的高容量）。此外，Cu賦予的強Al親和性和具有Co增強電導率的堅固3D支架可以調節Al³⁺沉積/剝離并成功抑制Al枝晶。

因此，Cu1Co1@NC 顯示出可忽略不計的 Al 成核過電勢，并提供超長壽命 (>10 000 h) 和出色的可逆性（庫侖效率 = 99.8–99.9%）。更重要是是，以 Cu1Co1@NC 作為二合一主體構建的Al-S 電池表現出優異的容量保留和增強的可逆性。

圖1. DFT計算

總之，該工作利用Cu1Co1@NC 既作為Al-S 電池的硫宿主，也作為 Al³⁺ 沉積/剝離的基底,實現優異的電化學性能。具體而言，Cu具有高效吸附硫化鋁的能力，可有效抑制穿梭效應，而Co可催化 S ? Al₂S₃ 的轉化反應。在 Cu 和 Co 的共同作用下，Al-S 電池具有出色的循環穩定性和反應動力學性能。在鋁負極側，Cu1Co1@NC 中的 Cu 對 Al³⁺ 具有很高的親和性，并能引導鋁的均勻成核，從而極大地防止了鋁枝晶的生長。

此外，由 Co 增強的三維多孔網絡和高導電性可適應體積變化并耗散局部電流密度，從而進一步促進鋁均勻沉積。因此，該工作為進一步提高Al-S 電池的性能，設計了一種具有更緊密活性位點的新型催化系統。

圖2. 電池性能

Copper and Cobalt Nanoparticles Enable Highly Stable and Fast Kinetics of Al–S Batteries， Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202307486