开发具有高面容量、高能量密度的硫正极是锂硫电池（LSBs）实用化的关键。通过使用超高负载量的硫正极可以构建LSBs，然而由于大量钝化和穿梭效应，这种正极很难实现。

近日，韩国汉阳大学Kwang‐Suk Jang，Won Bin Im，全南大学Young‐Si Jun报道了采用分子协作组装的方法制备了一种具有大介孔的碳-氮化碳复合材料微球（C@CN）。采用C@CN基电极，在超高硫负载量条件下（>15 mgS cm⁻²），深入研究了大介孔和N官能团对硫在LSB电池中的电化学行为的影响。

文章要点

1）通过改变葡萄糖和三嗪的比例来优化孔结构、化学组成和电极设计，从而得到所需的高孔体积、大孔径、丰富的表面N-官能团和颗粒紧密堆积的厚电极。将高导电性的碳纤维或碳纳米管（CNT）纸板作为集电器添加到主体上，从而提供额外的孔体积。此外，可以利用电导率的差异来进行硫的多步电化学反应，其中高导电组分主要诱导高平台反应，而主体则负责低平台反应。

2）研究人员通过恒电位循环（GCPL）、循环伏安（CV）、非原位X射线光电子能谱（XPS）分析、密度泛函理论（DFT）计算和电化学阻抗谱（EIS）测试，测试了复合电极的电化学性能，阐明了硫在复合电极中的动力学行为与孔结构和化学组成的关系。最后，分析和优化了多余的电池组件，从而最大化LSB的能量密度。

参考文献

Hui‐Ju Kang, et al, Thick free‐standing electrode based on carbon–carbon nitride microspheres with large mesopores for high‐energy‐density lithium–sulfur batteries, Carbon Energy. 2021

DOI: 10.1002/cey2.116

https://doi.org/10.1002/cey2.116