下一代高性能电池的研发长期面临能量密度与循环寿命难以兼得的困境。锂硫电池虽因其超高的理论能量密度、硫的自然丰度与低成本而被视为极具潜力的可持续储能技术，但实际应用中，可溶性多硫化物的“穿梭效应”以及硫物种缓慢的氧化还原动力学，严重制约了其性能发挥。为抑制穿梭效应，研究人员通常引入额外的宿主材料和催化剂，然而这些非活性组分的大量添加，往往显著牺牲了电池的整体比容量与质量能量密度，成为制约该技术走向实用的核心矛盾。

针对这一关键挑战，深圳大学王丹/于然波教授与合作者创新性地提出了一种空间耦合吸附与催化位点的设计策略。他们通过在具有独特sp-sp²杂化碳骨架的石墨炔中精准引入sp杂化氮，并构筑多壳层中空结构，成功化解了宿主质量与电化学性能之间的根本矛盾。该设计使硫的负载率高达93.9%，实现了接近理论极限的比容量，所组装的软包电池能量密度达到约457 Wh kg⁻¹，为高比能、长寿命锂硫电池的实用化开辟了新路径。相关论文以“Spatially coupled adsorption and catalysis for sustainable lithium–sulfur batteries”为题，发表在Nature Sustainability上。

来源:Carbontech