尽管锂-硫（Li-S）电池的理论能量密度高，但是其发展仍受到转换动力学缓慢、多硫化物的穿梭效应等实际挑战的阻碍。基于此，瑞典查尔姆斯理工大学Shizhao Xiong、国防科技大学Chunman Zheng和Weiwei Sun（共同通讯作者）等人报道了一种由低成本的氮掺杂连续多孔碳（CPC）负载亚-10 nm FeS2纳米团簇（CPC@FeS2）的高效电催化剂，以加速高能量密度Li-S硫电池中Li2S2转化为Li2S的反应动力学。
研究结果表明，CPC@FeS2主体的协同工程为硫的高负载量和硫物种转化过程中的巨大体积变化提供了较大的内部空间。此外，主体为多硫化物的吸附和Li2S2等固体中间产物的转化提供了丰富的催化活性位点。因此，Li2S2转化为Li2S的固-固转化缓慢动力学得到显著提升，有助于抑制穿梭效应和提高活性质量的利用率。基于主体的硫正极（S/CPC@FeS2）具有高比容量、高倍率性能和长期循环稳定性，在900次循环中每循环容量衰减率为0.043%。此外，在8.5 mAh cm-2的高面积容量、8.4 mg cm-2的高硫负载和3.5 µL mg-1极低的E/S比条件下，采用这种正极的Li-S袋式电池显示出具有竞争性能量密度为338 Wh kg-1。同时，在优化硫负载量和E/S比后，可以将Li-S袋式电池的能量密度提升至创纪录的372 Wh kg-1。该研究结果揭示了具有高效电催化剂和导电网络的先进碳主体的设计，用于高性能硫正极以及实用的Li-S电池。Monodispersed FeS2 Electrocatalyst Anchored to Nitrogen-Doped Carbon Host for Lithium-Sulfur Batteries. Adv. Funct. Mater., 2022, DOI: 10.1002/adfm.202205471.https://doi.org/10.1002/adfm.202205471.
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