金属硫电池由于其高理论容量和低成本而在电化学储能方面受到了极大的关注，但其进一步发展受到了硫利用率低、电化学动力学差和硫阴极严重穿梭效应的阻碍。为了避免这些问题，宁波大学Shu Jie通过在水性Cu-S电池中使用N，S共掺杂的分级多孔竹炭作为硫主体，设计了一种三重协同小分子硫阴极。
本文要点：
1) 除了N，S协同共掺杂诱导的导电性和化学吸附性增强外，宏观/中孔/微孔三元结构的内在协同作用也确保了空间受限的小分子硫作为高效反应物，并有效缓解了转化反应过程中的体积膨胀。在分级结构和杂原子掺杂之间的进一步联合协同作用下，所得到的硫阴极赋予了Cu-S电池优异的电化学性能。
2) 在5 A g−1下循环，该电池可以提供2509.8 mAh g−1的高可逆容量，800次循环后具有97.9%的容量保持率。此外，由小分子硫阴极、锌阳极和凝胶电解质构建的柔性混合软包电池可以在各种破坏性条件下稳定地提供约1.3 V的平均工作电压，可逆容量超过2500 mAh g−1，这表明三重协同小分子硫阴极有望实现高能金属硫电池。
Xia Lin et.al A triple-synergistic small-molecule sulfur cathode promises energetic Cu-S electrochemistry PNAS 2023
DOI: 10.1073/pnas.2312091120
https://doi.org/10.1073/pnas.2312091120
