要提高锂硫电池的能量密度，就必须使其面容量最大化，这就需要高硫负载量和高含硫量的厚电极。然而，传统的厚电极往往导致离子传递动力学缓慢，电导率和机械稳定性降低，导致其电化学性能严重依赖于厚度。

近日，澳大利亚伍伦贡大学Zhongchao Bai，美国德克萨斯大学奥斯汀分校余桂华教授报道了采用冰模板法以及碳纳米管林（CNTs）的尖端生长合成了N,O共掺杂的CNTs修饰的三维类木质碳骨架（WLC-CNTs）。

文章要点

1）由于高导电性和坚固的木质特征，这种材料可以用作高硫负载的主体（S@ WLC-CNTs），而无需任何集电器、导电添加剂或粘合剂。而具有低曲折度微通道的独特的S@WLC-CNTs正极可以减少电荷（离子和电子）扩散路径，允许电解质在正极内自由穿梭，并适应硫的体积变化。此外，CNTs林中的CNTs通过非极性相互作用和富电子的特性，可以有效地捕获可溶性LiPS，并催化其在电极内的氧化还原动力学。最重要的是，它是一个厚度独立的电极，因此其面硫负载量可以很容易地通过增加厚度来扩大，而不会牺牲它的电化学性能。

2）当S@WLC-CNTs的厚度增加到1200 µm，表面硫负载量为52.4 mg cm^-2时，经过10 0次循环后，仍可保持692 mAh g⁻¹的可逆容量。有趣的是，WLC-CNTs还可以作为锂负极的主体（Li/WLC-CNTs）以抑制其枝晶生长，表现出相当小的过电位和高库仑效率（CE）。

3）组装后的Li−S全电池具有长循环稳定性，极低的单次循环容量衰减率（0.057%）。因此，基于这一策略，人们能够生产出极厚、极高硫含量的电极，从而为设计高质量和高体积能量密度的Li−S电池开辟了一条新的途径。

参考文献

Wang, N., Zhang, X., Ju, Z. et al. Thickness-independent scalable high-performance Li-S batteries with high areal sulfur loading via electron-enriched carbon framework. Nat Commun 12, 4519 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-24873-4

https://doi.org/10.1038/s41467-021-24873-4