锂硫（Li-S）电池由于其极高的理论比容量（1675 mAh g^-1），低成本和环境友好性等优点，引起了人们极大的研究关注。然而，在正极材料的开发中，其实际应用仍面临一些问题，例如硫和硫化锂的电导率低，充/放电过程中的体积变化大以及多硫化锂的穿梭效应（ LiPs，Li₂S_n，3≤n≤8）。

近日，东华大学罗维教授，中科大余彦教授，复旦大学李伟教授报道了以聚氧化乙烯嵌段聚苯乙烯（PEO-b-PS）为模板，多巴胺（DA）为碳前驱体，醋酸锰（MNAC）为金属前驱体，采用单胶束定向界面组装的方法，在氧化石墨烯（GO）两侧的介孔碳单层中引入亚纳米氧化锰团簇（MOCs）。

文章要点

1）所得到的S/rGO@mC-MnO-800功能纳米片具有独特的三明治状介孔结构，具有均匀有序的介孔（18 nm）、高比表面积（300.9 m² g⁻¹）和大孔容（∼0.57 cm³ g⁻¹）。

2）研究人员将S/rGO@mC-MnO-800复合材料应用于锂硫电池，实验结果显示，首次放电容量达到1535.9 mAg^-1，在0.2 A g^-1下循环100次后的可逆容量高达990 mAh g^-1，在2 A g^-1下的循环寿命超过250次，是一种极有前途的电极材料。即使在4.7 mg cm^-2的高硫负载量下，电池在0.1 A g^-1下也具有2.5 mAh cm^-2的高面积容量。

3）实验和理论计算结果表明，除了独特的介孔碳纳米片所具有的高电导率和有效的缓冲效应外，亚纳米MOCs对LiPs具有很强的化学吸附能力，从而大大降低了LiPs的穿梭效应。

研究为通过这种设计策略改善Li−S电池的电化学性能铺平了道路，从而获得所需的结构、性能和功能。

参考文献：

Pengpeng Qiu, et al, Sub-nanometric Manganous Oxide Clusters in Nitrogen Doped Mesoporous Carbon Nanosheets for High-Performance Lithium−Sulfur Batteries, Nano Lett., 2020

DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c04322

https://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c04322