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構(gòu)建同時(shí)具有高面積硫負(fù)載、充分的硫利用、有效的多硫化物抑制、快速的離子擴(kuò)散等特性的鋰硫電池正極材料仍然是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。

圖1. 材料制備及表征

溫州大學(xué)王舜、陳錫安等提出了一種內(nèi)部調(diào)控策略，以制備獨(dú)特的核桃狀蛋黃-殼碳花@碳納米球（WSYCS）作為硫宿主。研究顯示，內(nèi)部碳花、合適的空腔和外部碳層能有效分散絕緣硫，調(diào)節(jié)體積膨脹，限制多硫化物，從而提高鋰硫電池的性能。有限元模擬方法還證實(shí)了增強(qiáng)的Li⁺擴(kuò)散和Li-S反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。更重要的是，通過(guò)電紡絲方法將WSYCS2接枝到碳纖維（CF）上，形成串聯(lián)WSYCS2@CF三維薄膜，可作為自支撐電極的硫宿主。

圖2.?硫儲(chǔ)存和電化學(xué)性能分析

結(jié)果，在硫負(fù)載為13.4 mg cm^?2的情況下，相應(yīng)的電池具有極高的面容量15.5 mAh cm^?2。特別是，柔性鋰硫軟包電池還可以以相對(duì)較高的1C倍率在800次循環(huán)中提供8.1 mAh cm^?2的高面容量和65%的優(yōu)異容量保持率，對(duì)應(yīng)539 Wh kg^?1和591 Wh L^?1的能量密度。該工作不僅為厚碳/硫電極的研制提供了指導(dǎo)，而且對(duì)實(shí)用鋰硫電池的開(kāi)發(fā)也起到了推動(dòng)作用。

圖3.?高硫負(fù)載下電池性能

Tandem Carbon Hollow Spheres with Tailored Inner Structure as Sulfur Immobilization for Superior Lithium–Sulfur Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202310301

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溫大王舜/陳錫安AFM：核桃狀蛋黃-殼碳花@碳納米球用于高性能鋰硫電池

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