人們對(duì)便攜式電子設(shè)備、電動(dòng)汽車和大型智能電網(wǎng)等需求的不斷增長(zhǎng)推動(dòng)了能量存儲(chǔ)技術(shù)的快速發(fā)展。由于硫具有高的理論比容量、豐富的自然儲(chǔ)備、低成本和環(huán)境友好等特點(diǎn)，鋰硫電池被認(rèn)為是一類有前景的下一代能量存儲(chǔ)系統(tǒng)。但是硫的導(dǎo)電性差、多硫化物的穿梭效應(yīng)以及充放電循環(huán)中的體積膨脹等問題，仍然制約著鋰硫電池的商業(yè)化進(jìn)程。中空摻雜碳材料由于具有大的空腔能夠緩解體積膨脹，并且雜原子摻雜可以增加多硫化物的束縛能力，實(shí)現(xiàn)鋰硫電池的高比容量和長(zhǎng)循環(huán)壽命。但是中空碳材料大多都是孤立的，這增加了材料的界面電阻，并且堆積的松散性也降低了電池的體積能量密度。發(fā)展相互連接的中空結(jié)構(gòu)雜原子摻雜的碳材料作為硫主體材料對(duì)于提高鋰硫電池的性能具有重要意義。
在國(guó)家自然科學(xué)基金（21471151，21673241）和中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（XDB20030200）的資助下，中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王瑞虎課題組利用離子聚合物包覆的ZIF-8核殼結(jié)構(gòu)（ZIF-）作為前驅(qū)體，采用陰離子交換策略引入雙氰銨根離子（DCA），經(jīng)高溫碳化誘導(dǎo)核殼結(jié)構(gòu)分解并相互交聯(lián)，成功制備出一類相互連接的中空氮摻雜多孔碳材料（HNPC）。這種結(jié)構(gòu)能夠減小材料的界面電阻，增強(qiáng)對(duì)多硫化物的吸附能力，提高活性物質(zhì)的利用率，使得電池在8@ImIP2 C的倍率下穩(wěn)定循環(huán)800圈以后，仍能達(dá)到562 mA h g-1的比容量，電化學(xué)性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)雜原子摻雜的碳材料。上述研究工作發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》（Adv. Funct. Mater. 2019, 29, 1902322. DOI: 10.1002/adfm.201902322），文章的第一作者是李忠林。
福建物構(gòu)所高能量密度鋰硫電池研究取得進(jìn)展
